SMACONT | Измеритель параметров электрической сети PZEM-004T v3.0 (Modbus)

Содержание

Общие данные
Технические характеристики
Схема подключения
Протокол обмена данными
Инициализация устройства
Таблица переменных устройства
Действия
Сценарии

Общие данные

ВНИМАНИЕ!
• PZEM-004T V3.0 или Version 3.0 — это обновленная версия, заменяющая старую версию PZEM004T V1.0. Старая версия больше не производится.
• Новая версия отличается от старой версии более высокой точностью, высокой скоростью обновления и более стабильной связью.
• Прошивка «Smacont-ESP» не поддерживает работу со старой версией счетчика.

Счётчики электроэнергии (измерители параметров электрической сети) применяются для энергоменеджмента, технического учёта и мониторинга качества электропитания.

Счётчики измеряют мгновенные значения активной мощности, накопленную энергию (кВт/ч), коэффициент мощности, напряжение, ток, частота сети.

PZEM-004T v3.0. Счётчики электроэнергии

Счётчики электроэнергии PZEM-004T v3.0 предназначены для работы в однофазных цепях переменного тока. Измерение параметров производится при помощи внешних трансформаторов тока (неразъемных или разъемных), что позволяет производить монтаж системы без отключения потребителей.

Измерители PZEM-004T обеспечивают гальваническую развязку от измеряемой сети.

Существует три версии исполнения счетчиков PZEM-004T (не путать с версией «V3.0 или Version 3.0»).

PZEM-004T v3.0. Версии исполнения

Рекомендуется применять разъемный трансформатор тока, что обеспечивает большую гибкость при использовании счетчика в различных проектах. Неразъемный трансформатор тока является недорогим вариантом для проектов, где есть возможность установки данного типа трансформатора.

В данной статье рассмотрена в основном рассмотрена работа с версией PZEM-004T-100А. Работа с версией PZEM-004T-10А, отличается только схемой подключения.

Технические характеристики

Напряжение

• диапазон: 80...260В;
• разрешение: 0,1В;
• погрешность: 0,5%.

Ток

• диапазон: 0,01...100А;
• разрешение: 0,001А;
• погрешность: 0,5%.

Активная мощность

• диапазон: 0...23кВт;
• разрешение: 0,1Вт;
• менее 1000 Вт, отображается один десятичный знак, например: 999,9 Вт;
• более 1000 Вт, отображается только целое число, например: 1000 Вт;
• погрешность: 0,5%.

Частота

• диапазон: 45...65Гц;
• разрешение: 0,1Гц;
• погрешность: 0,5%.

Потребление энергии

• диапазон: 0...9999,99кВт/ч;
• разрешение: 1Вт/ч;
• менее 10кВт/ч, единица отображения - Вт/ч (1кВт/ч = 1000Вт/ч), например: 9999Вт/ч;
• более 10кВт/ч, единица отображения - кВт/ч, например: 9999,99кВт/ч;
• программный сброс значения.

Рабочая температура

• диапазон: минус 20 ... +60С;

Схема подключения

Для связи устройства со счетчиком используется интерфейс UART.

По умолчанию установлены следующие параметры:
• скорость передачи 9600;
• 8 бит данных;
• 1 стоповый бит;
• без контроля четности.

Счетчик PZEM-004T подключается к устройству «на прямую», без применения дополнительных модулей (см. рис. ниже).

Смаконт. PZEM-004T v3.0. Схема подключения к устройству

PZEM-004T. Схема подключения к устройству

Как видно из схемы, TTL-интерфейс модуля PZEM-004T запитывается от внешнего источника питания 5 В. Это означает, что для корректного обмена данными необходимо подключать все четыре линии (RX, TX, GND, Uпит).

Для организации трехфазного счетчика, схема подключения указана ниже.

Смаконт. PZEM-004T v3.0. Схема подключения трехфазного счетчика

PZEM-004T. Схема подключения трехфазного счетчика

При подключении трех счетчиков PZEM-004T, для коррекной работы по протокоду Modbus, необходимо установить разные адреса на измерителях.

Протокол обмена данными

Обмен данными между PZEM-004T и устройством производится по протоколу Modbus.

Протокол обмен: PZEM-004T-V3-Datasheet-User-Manual.pdf.

Инициализация устройства

Для запроса значений от счетчика PZEM-004T, устройство должно работать в режиме «MODBUS RTU Master», т.е. выступать в роли ведущего (master, client).

Для работы по протоколу «MODBUS RTU», НЕОБХОДИМО РАЗРЕШИТЬ работу UART при помощи действия «serial_SetParam()».

Инициализация устройства, для работы в режиме «MODBUS RTU Master», выполняется в соответствии с инструкцией, за исключением того, что нет необходимости использовать дополнительный GPIO для управления переключением режима прием/передача.

Вариант настройки устройства (под управлением прошивки «Smacont-ESP») для работы со счетчиком PZEM-004T представлен на рисунке ниже.

Инициализация устройства

Внимание! Порядок следования байт CRC16: Hi:Low.

Таблица переменных устройства

Карта регистров счётчика электроэнергии PZEM-004T представлена на рисунке ниже.

PZEM-004T. Карта регистров

Создаем следующую таблицу переменных «Vx».

Таблица переменных «Vx»

При чтении данных из PZEM-004T данные будут сохраняться в переменные «V100»...«V109».

Действия

Как видно из карты регистров счётчика PZEM-004T, необходимо:
1. Прочитать 10ть регистров.
2. Для получения значения «напряжение», значение регистра 0x0000 умножить на 0.1.
3. Для получения значения «ток», объединить регистры 0x0001 и 0x0002 и полученное значение умножить на 0.001.
4. Для получения значения «мощность», объединить регистры 0x0003 и 0x0004 и полученное значение умножить на 0.1.
5. Для получения значения «потребление энергии», объединить регистры 0x0005 и 0x0006.
6. Для получения значения «частота», значение регистра 0x0007 умножить на 0.1.
7. Для получения значения «коэффициент мощности», значение регистра 0x0008 умножить на 0.01.

Создаем действие считывания регистров 0x0000...0x0009 из счетчика PZEM-004T.

Действие считывания регистров из PZEM-004T

1. Создаем множители 0.1, 0.01 и 0.001, для чего присваиваем константе «C1» значение 0.1, а константе «C2» значение 0.01, «C3» значение 0.001.

2. Создаем константу, которая определяет период работы таймера опроса счетчика PZEM-004T (10000 = 10000мсек = 10секунд).

Инициализация констант

Создаем действия преобразования переменных «V100», «V107» и «V108» в значения «напряжение», «частота» и «коэффициент мощности».

Действие «modbus_SetRegFormat()» выполняется автоматически, при приеме данных от Slave-устройства. При этом, будет выполнена корректировка значения на заданные коэффициент. В результате, в переменных «V100», «V107» и «V108» будет сохранено значение с десятичной точкой.

Действия преобразования переменных «V100», «V107» и «V108»

Создаем действия преобразования переменных «V101», «V102» в значение «ток», «V103», «V104» в значение «мощность», переменных «V105», «V106» в значение «потребление энергии».

Действие преобразования переменных «V101», «V102», «V103», «V104», «V105», «V106»

ПРИМЕЧАНИЕ
Порядок следования байт регистров: little-endian byte swap.

Следует учитывать, что результат выполения функции «modbus_SetRegFormat()» будет сохраняться в переменных «V101», «V103», «V105». В переменных «V102», «V104», «V106» будет сохранено значение, которое принято от Slave-устройства в «сыром» виде.

Инициализация таймера «TMR0» для опроса счетчика PZEM-004T выполняется при помощи действия «tmr_SetParam()».

Инициализация таймера «TMR0»

Сценарии

Алгоритм работы устройства (сценарии) заключается в следующем:
1. При подаче напряжения питания на устройство, автоматически будет выполнена инициализация Modbus, UART, TMR0.
2. Периодически опрашивать счётчик электроэнергии PZEM-004T (действие N2). Опрос производится по таймеру «TMR0», по событию «Update». Период опроса 10 сек.
3. Дополнительно можно передавать полученные данные на приложение «MQTT Dash» (по протоколу MQTT) и/или на сайт «Народный мониторинг» (по протоколу GET).