UBN400 1.54 Manual - Berg

UBN400
U1-N
U2-N
U3-N
FREQ
228.3
228.9
227.6
50.00
V
V
V
Hz
Universal Netzüberwachungsbaustein
für 1-phasige Wechselstrom-
und 3-Phasen Drehstromnetze
______________________________________________________________________
2007 Version 1.66

Inhalt
1. Allgemeine Beschreibung Seite 3
2. Messfunktionen Seite 3
3. Geräteübersicht
Seite 4
- Anschlussbelegung
4. Bedienung Seite 5
5. Netzeingänge Seite 5
6. Digitale Ausgänge Seite 5
7. Analoge Ausgänge Seite 5
8. Anschlussbilder Seite 6
9. Datenschnittstellen
Seite 8
RS232 Punkt zu Punkt Verbindung
RS485 Multipoint Verbindung
10. Datenanzeigebilder Seite 9
11. Anzeige Min- Maxwerte Seite 11
12. Anzeigeformate Seite 11
13. Setup Seite 12
14. Kontrasteinstellung Seite 17
15. Telegrammbeschreibung Seite 17
16. Messwerte im Standardtelegramm Seite 18
17. Modbus Protokoll Seite 23
18. Technische Daten Seite 27
Seite 2

1. Allgemeine Beschreibung
Das UBN400 ist ein universal Einbaumessgerät zur Messung und Erfassung der
elek-trischen Grössen in Wechselstromnetzen. Das Instrument kann für 1-phasige
und 3-phasige Netze mit oder ohne Nullleiter eingesetzt werden. Ohne Verwendung
externer Wandler kann das UBN400 Spannungen bis 500V (Phase-Phase) und
Ströme bis 5A direkt messen.
Das Messgerät erfasst Spannungen, Ströme, Frequenz und Phasenverschiebungen
und berechnet daraus Wirk- Blind- und Scheinleistungen sowie Wirk- Blind- und
Scheinener-gien.
Die Anzeige der Daten erfolgt über ein hintergrundbeleuchtetes grafisches LCD-
Display 128 x 64 Pixel.
Standardmässig verfügt das UBN400 über 2 digitale Ausgänge und optional über 2
ana-loge Ausgänge. Die digitalen Ausgänge können entweder als
Energieimpulsausgang oder Grenzwertmeldeausgang programmiert werden. Die
optionalen Analogausgänge können zur Messwertweiterverabeitung verwendet
werden (Schreiber, Datenlogging, Istwert für Regelungszwecke...)
Die integrierte Echtzeituhr ermöglicht das Speichern von Ereignissen (z.B. Min-Max-
Werte) mit Zeitstempel.
Über Setup-Funktionen kann das Gerät an die entsprechende Messanforderung
angepasst werden: Netzanschluss 3-Leiter, 4-Leiter, Transformator-
Wandlerverhältnisse, Zuordnung der analogen und digitalen Ausgänge.
2. Messfunktionen:
♦ Sternspannungen U1-N, U2-N, U3-N
♦ Leiterspannungen U12, U23, U31
♦ Leiterströme I1, I2, I3, I-3phasig
♦ Power Faktoren PF1, PF2, PF3
♦ Netzfrequenz
♦ Wirkleistungen P1, P2, P3, P-3phasig
♦ Blindleistungen Q1, Q2, Q3, Q-3phasig
♦ Scheinleistungen S1, S2, S3, S-3phasig
♦ Wirkenergien WP-3phasig
♦ Blindenergien WQ-3phasig
♦ Scheinenergien WS-3phasig
♦ durch 4-Quadrantenmessung eindeutige Zuordnung bezogener oder gelieferter
Leistungen und Energien mit induktiver oder kapazitiver Last
♦ Leistungsmittelwert Pav
♦ Thermischer Strom Ith
♦ Erfassung und Speicherung der Min- und Maxwerte aller elektrischen Grössen
Desweiteren verfügt das UBN400 über eine Datenschnittstelle (standardmässig
RS485/232, optional Profibus oder Suconet) und ist damit datentechnisch
vernetzungs-fähig.
Seite 3

3. Geräteübersicht
U1-N
U2-N
U3-N
FREQ
228.3
228.9
227.6
50.00
V
V
V
Hz
LCD Display, hintergrundbeleuchtet
- Übernahmetaste für geänderte
Parameter
- Auswahl einer Parameter-
Gruppe
- Initialisieren der Min-Maxwerte
- Aufruf der Kontrasteinstellung
- Bildauswahl
- Setup-Aufruf
- Parameterauswahl
- Parameter Editierfunktion
- Parameter Editierfunktion
- Umschaltung auf die Anzeige Min-Maxwerte
Anschlussbelegung
Bei Verwendung einer Gleichspannungsversorgung ist der Minus auf N und der
Plus auf L zu verdrahten.
Seite 4

4. Bedienung
Die Bedienung des UBN400 erfolgt über 4 Tasten, die mit Mehrfachfunktionen belegt
sind.
Auswahl der Messwertanzeige, Umschaltung in den Setup Modus
Selektion eines Setup Parameters, Editieren numer. Werte im Setup
Wechseln der Messwertanzeige Online Modus -- Min- Maxwerte
Cursor weiterschalten im Editor eines Setup Parameters
Aufruf der Kontrasteinstellung in Kombination mit der Übernahmetaste
Übernahme / Enterfunktion
Aufruf der Kontrasteinstellung in Kombination mit der Taste
5. Netzeingänge
Alle Stromeingänge sind galvanisch getrennt und können bei direkter Messung bis
max 5A (+10%) belastet werden. Für Messungen mit Zusatzwandlern sind im Setup
die Primär- und Sekundärstromwerte der verwendeten Wandler anzugeben. Der
physika-lische Messbereich 1A/5A wird ebenfalls im Setup parametriert.
Die Spannungseingänge sind nicht galvanisch getrennt und verfügen über eine Eingangsimpedanz
von ca. 1,7MOhm (Phase – N). Bei direkter Messung können
Spannun-gen bis 500V (Phase-Phase) +7,5% verarbeitet werden.
Werden Zusatzwandler eingesetzt, sind die primären und sekundären Wandlerdaten
ebenfalls im Setup zu parametrieren.
6. Digitalausgänge
Die Digitalausgänge sind ausgeführt als optokopplergetrennte Photo MOS Relais.
Be-dingt durch die antiserielle Schaltung der MOS-Transistoren können Gleich- und
Wech-selspannungen verarbeitet werden. Die maximale Schaltspannung ist 350VDC
/ 245VAC rms, der maximale Schaltstrom ist 120mA.
7. Analoge Ausgänge
Die optionalen analogen Ausgänge des UBN400 sind normierte Stromschnitt-stellen
und lassen sich im Setup konfigurieren im Strom-Ausgabebereich 0-20mA oder 4-
20mA. Die Analogausgänge sind potentialgetrennt und können individuell jedem
Messwert zugeordnet werden. Die maximale Bürde beträgt 600 Ohm.
Seite 5

8. Netzanschlussbilder
L1
L2
L3
N
I1 I2 I3 N L3 L2 L1
4-Leiter Anschluss (L1,L2,L3,N), Strommessung über 3 Stromwandler,
Spannungsmessung direkt
L1
L2
L3
R
I1 I2 I3 N L3 L2 L1
3-Leiter erdfreies Netz, Strommessung über 1 Wandler, Spannungsmessung direkt.
Bei dieser Schaltung wird ein gleichbelastetes Netz angenommen. (R: siehe
Sternpunkt-Er-satzschaltung)
L1
L2
L3
N
I1 I2 I3 N L3 L2 L1
4-Leiter , Spannungsmessung L1-N, Strommessung über 1 Wandler. Bei dieser
Schaltung wird ein gleichbelastetes Netz angenommen.
Seite 6

L1
L2
L3
R
I1 I2 I3 N L3 L2 L1
3-Leiter , Spannungs- und Strommessung jeweils über 2 Wandler (Aron-Schaltung)
(R: siehe Sternpunkt-Ersatzschaltung)
N
L1
L2
L3
I1 I2 I3 N L3 L2 L1
4-Leiter , Strommessung direkt, Spannungsmessung über 3 Wandler
Die hier dargestellten Spannungs- und Strommessungen können beliebig kombiniert
werden.
Sternpunkt-Ersatzschaltung:
In erdfreien 3-Leiternetzen kann es im UBN bei offenem Nullleiteranschluss zu
Fehlmessungen kommen. Deswegen ist derartigen Netzen ein externer Sternpunkt
zu erzeugen.
Hierzu werden 3 gleiche Wiederstände sternfömig verschaltet und der Mittelpunkt
mit dem N-Anschluss des UBN verbunden. Insofern mehrere Messgeräte an
demselben Messkreis angeschlossen sind, braucht dieser Stenpunkt nur einmal
gebildet werden und ist dann auf die angeschlossenen UBNs zu verteilen.
Die Wiederstände sollten bei Direktmessung bis 500V nicht grösser als 22KΩ und
bei Wandlerschaltung (100V) nicht grösser als 4,7KΩ sein. Auf die Vertlustleistung
ist zu achten.
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9. Datenschnittstellen
Für die Datenkommunikation steht beim UBN400 standardmässig 1 serieller Port zur
Verfügung, der bei PtP (Point to Point) Verbindungen im RS232 Modus und in
Multipoint Vernetzung im RS485 Modus verwendet werden kann. Eine Umschaltung
hierfür ist nicht erforderlich. Die Physik der Schnittstelle wird automatisch erkannt.
Der Anschluss erfolgt über Schraubklemmen.
Die Schnittstelle kann mit Baudraten von 300 bis 38400 Baud betrieben werden. Das
Datenformat ist 8 Bit.
RS232
GND
TxD
RxD
RS485 A B
Punkt zu Punkt Verbindung UBN400 – PC über RS232
RS232
GND
TxD
RxD
RS485 A B
RS232
GND
TxD
RxD
RS485 A B
RS232
GND
TxD
RxD
RS485 A B
zum RS485 Busmaster
Multipointverbindung RS485
RS232-Verbindungen sollten nicht länger als 10m sein. RS485-Netze erlauben
wesent-lich längere Leitungen, bis zu einigen hundert Metern. In jedem Fall sollten
unbedingt abgeschirmte Leitungen verwendet werden. Ausserdem ist eine
Parallführung zu Leistungskabeln unbedingt zu vermeiden.
Beim letzten Gerät im 485-Netz sollte ein Terminationswiderstand von 120 Ohm mit
unter die Busanschlüsse geklemmt werden.
Seite 8
Weitere Schnittstellenoptionen sind

Weitere Schnittstellenoptionen sind
- Modbus RTU
- Profibus DP nach EN50170, Baudraten bis 12 MBaud
- Suconet Schnittstelle (Möller Bussystem)
- LON FTT
10. Datenanzeigebilder
Uges
Istr
Pges
PF
Gesamtspannung, Strangstrom
(aritm. Mittel), Gesamtleistung,
Powerfaktor
U-12
U-23
U-31
FREQ
398.3
3.251
2.137
0.953
398.7
398.1
397.6
50.00
Verkettete Spannungen / Frequenz
V
A
KW
V
V
V
Hz
PGES
QGES
SGES
Pav
Gesamt-Wirkleistung, Blindleistung
Scheinleistung,Leistungsmittelwert der
laufenden Periode
U1-N
U2-N
U3-N
Phasenfolge
2.137
0.814
2.304
1.953
228.3
228.9
227.6
123
KW
Kvar
KVA
KW
Leiterspannungen / Frequenz
V
V
V
IGES
I-L1
I-L2
I-L3
Ströme
3.246
3.251
3.246
3.240
A
A
A
A
PGES
P1
P2
P3
2.222
0.742
0.743
0.737
Wirkleistungen
KW
KW
KW
KW
QGES
Q1
Q2
Q3
0.697
0.236
0.249
0.212
Blindleistungen
Kvar
Kvar
Kvar
Kvar
SGES
S1
S2
S3
2.329
0.779
0.784
0.767
Scheinleistungen
KVA
KVA
KVA
KVA
Seite 9

PFav
PF1
PF2
PF3
0.954
0.953
0.948
0.961
Leistungfaktoren / cosϕ
U2-N
I2
P2
PF2
228.9
3.246
0.743
0.948
V
A
Einzelphasenwerte L2
KW
U1-N
I1
P1
PF1
228.3
3.251
0.742
0.953
V
A
Einzelphasenwerte L1
U3-N
I3
P3
PF3
227.6
3.240
0.737
0.961
Einzelphasenwerte L3
KW
V
A
KW
KVAh
Kvarh
Kvarh
KWh
Bezugsenergien
KVAh
Kvarh
Kvarh
KWh
Lieferenergien
Pav
max
Ith
max
30.48
30.79
96.46
A
A
grafische Darstellung
des Periodenfortschritts
Mittelwerte
Leistungsmittelwert Pav: Mittlere Leistung gemessen über die parametrierte Periode
Mittelwert max: Höchster erreichter Wert der mittleren Leistung seit Beginn der
Messung
Thermischer Strom Ith: im UBN definiert als Mittelwert des Gesamtstromes
gemessen über die parametrierte Periode
Ith max: Höchster erreichter Wert des thermischen Stromes seit Beginn der
Messung
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11. Anzeige der Min-Maxwerte
Das UBN400 ermittelt nach jedem Messzyklus die minimalen und maximalen Werte.
Die Ergebnisse werden mit Zeitstempel gespeichert.
Die Anzeige der letzten Ergebnisse können im Display mit der → Taste aufgerufen
werden.
Ug+ 16.05.02
407.4V 22:23:18
Ug- 17.05.02
392.9V 12:23.55
U12+ 16.05.02
405.9V 22:21:59
U12- 17.05.02
393.1V 12:23.44
Insgesamt werden überwacht: Uges, U12, U23, U31, U1-N, U2-N, U3-N, Iges, I1, I2, I3,
Pges, P1, P2, P3, Qges, Q1, Q2, Q3, Sges, S1, S2, S3.
Ist die Anzeige Min- Maxwerte aktiviert, können mit der Übernahmetaste die gespeicherten
Minimal- und Maximalwerte initialisiert werden, d.h.: es werden allen Min-
Max-variablen die momentan aktuelle Onlinewerte zugewiesen.
12. Anzeigeformate:
Die Darstellung der Messwerte in Bezug auf Dimensionierung erfolgt automatisch
und ist abhängig von den im Setup eingetragenen primären Strom- und Spannungswandlerdaten.
Spannungen: primär Display Auflösung
bis 1000V 0.0 – 999.9 V 0,1V
bis 10KV 0 – 9999 V 1V
bis 100KV 0.00 – 99.99 kV 10V
Ströme:
Leistungen:
bis 10A 0.000 – 9.999 A 1mA
bis100A 0.00 – 99.99 A 10mA
bis 1KA 0.0 – 999.9 A 100mA
bis 10kA 0 – 9999 A 1A
Auflösung
Iprim x Uprim < 10KW 0.000 – 9.999 KW 1W
Iprim x Uprim < 100KW 0.00 – 99.99 KW 10W
Iprim x Uprim < 1MW 0.0 – 999.9 KW 100W
Iprim x Uprim < 10MW 0.000 – 9.999 MW 1KW
Iprim x Uprim < 100MW 0.00 – 99.99 MW 10KW
Iprim x Uprim < 1000MW 0.0 – 999.9 MW 100KW
Seite 11

Energiewerte:
Auflösung
Die Anzeige der Energiewerte ist im 00000.000 – 99999.999 KWh 1Wh
Setup einzustellen und kann den je- 000000.00 – 999999.99 KWh 10Wh
jeweiligen Applikationen individuell 0000000.0 – 9999999.9 KWh 100Wh
angepasst werden 00000.000 – 99999.999 MWh 1KWh
000000.00 – 999999.99 MWh 10KWh
0000000.0 – 9999999.9 MWh 100KWh
13. Setup:
Das Setup wird durch gleichzeitiges Betätigen der ↑ und ↓ Tasten aufgerufen. Nach
Eingabe des Passwortes (Vorgabe ist 1001) wird das Setup Hauptmenü angezeigt.
******** SETUP ********
SYSTEMPARAMETER .
KOMMUNIKATION
ZEIT & DATUM
AUSGAENGE
INFO
SPEICHERN/EXIT
Setup Hauptmenü
Der jeweils aktive Setup-Parameter ist invers dargestellt. Die Parametergruppe wird
durch Betätigen der Übernahmetaste angewählt.
A: SYSTEMPARAMETER
Hier werden die systemrelevanten Parametrierungen durchgeführt.
Seite 12
A1: NETZKONFIGURATION
A1.1: Netzanschluss 4-Leiter, 3-Leiter
A1.2: Anzahl Stromwandler / Spannungswandler
A1.3: Frequenz (50Hz / 60Hz)
A2: WANDLER
A2.1 Stromwandlerverhältnis primär / sekundär
A2.2 Spannungswandlerverhältnis primär / sekundär
A3: ANZEIGE
A3.1 Auswahl des Formates für die Energieanzeige
A3.2 Einschaltdauer der Displaybeleuchtung in Minuten
0 Minuten = Dauerlicht
A4: MESSPERIODE
A4.1 Parametrierung der Messperiode für den Leistungsmittelwert und
dem thermischen Strom
A5: ZAEHLER LOESCHEN
A5.1 Nach Bestätigung werden alle Energiezähler rückgesetzt.

B: KOMMUNIKATION
B1: Schittstelle / Telegramm
- RS485 / ASCII / MODBUS
- RS232 / ASCII / MODBUS
- Profibus
- Suconet
- LON
B2: Busadresse
B3: Schnittstellenparameter
C: ZEIT & DATUM
C1: Stellen der Echtzeituhr
D: AUSGÄNGE
D1: Analogport 1+2
- Physik der Schnittstelle 0(4)-20mA
- Messwertquelle
- Skalierung
D2: Digitalausgang 1+2
- Auswahl Grenzwert / Impuls
- Parametrierung der Grenzwerte für Ein / Aus
- Energieimpulswertigkeit
E: Info
E1: Anzeige der Geräteversion, Software Version und Seriennummer
F: Speichern / Exit
F1: Abspeichern der Parameter, Rückkehr zur Datenanzeige
Erläuterungen zu den Setup-Parametern
Systemparameter → Netzkonfiguration
Anschluss:
♦ 4-Leiter Anschluss: L1, L2, L3 und N
Messung und Anzeige aller Strang- und Leiterwerte
♦ 3-Leiter Anschluss: L1, L2, L3
Messung und Anzeige nur der Strangwerte
Anzahl Stromwandler:
Hier ist die Anzahl der verwendeten Stromwandler anzugeben.
Wird nur 1 Stromwandler verwendet, wird ein gleichbelastetes Netz angenommen.
Die Ströme I2 und I3 werden vom Strom I1 abgeleitet.
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Anzahl Spannungswandler:
Hier ist die Anzahl der verwendeten Spannungswandler anzugeben. Wird bei einem
4-Leiteranschluss nur 1 Spannungswandler verwendet, wird ein gleichbelastetes
Netz angenommen. Die Spannungen U2 und U3 werden von der Spannung U1
abgeleitet.
Energieanzeige:
Das Format der Energieanzeige muss den betrieblichen Gegebenheiten angepasst
werden. Mit den ↑↓ Tasten ist die gewünschte Darstellung zu wählen. Die
Abschluss- oder Übernahmetaste übernimmt die gewählte Einstellung. Mögliche
Anzeigeformate sind: 00000.000 KWh 000000.00 KWh 0000000.0 KWh
00000.000 MWh 000000.00 MWh
Wenn das Format falsch eingestellt ist (z.B. 5 Vorkommastellen und das Gerät hat
aber bereits mehr als 100000 eingezählt), kommt es zu Ablesefehlern, weil die
Übertragsstelle nicht angezeigt wird. Hilfreich ist eine Kalkulation der Energiebillanz,
um das richtige Format zu wählen. Ein Zählerüberlauf erfolgt bei
999999.999MWh
Systemparameter → Wandler
Der Primärstrom kann zwischen 1 und 9999 in 1A-Schritten, der Sekundärstrom nur
zwischen 1 und 5 A eingestellt werden.
Die Primärspannung ist wählbar zwischen 000.01KV und 999.99KV in 0,1KV-
Schritten, die Sekundärspannung zwischen 1 und 999 in 1V-Schritten.
Systemparameter Datum / Uhrzeit
In diesem Bild wird die aktuelle Uhrzeit und das Datum der batteriegepufferten
Echtzeituhr angezeigt.
Systemparameter Ausgänge
Das UBN400 verfügt standardmässig über 2 digitale und optional über 2 analoge
Schnittstellen.
Digitalausgang 1 und 2:
Jedem Digitalausgang kann eine Impuls-, oder Grenzwertfunktion zugeordnet
werden.
Impulsfunktion:
Anzugeben ist die Datenquelle (Energiezähler). Alle mit + bezeichneten
Energiezähler sind bezogene Energien, alle mit – bezeichneten Zähler sind gelieferte
Energien.
Desweiteren muss die Impulswertigkeit (Impulse je normiertem Energiewert)
programmiert werden (z.B. 1 Impuls je KWh)
Seite 14

Grenzwertfunktion:
Es ist hier die Datenquelle anzugeben, die ausgewertet werden soll sowie der obere
und untere Grenzwert
Schaltlogik
Ein Ausgang, der grenzwertschaltend programmiert ist, kann mit positiver oder
negativer Logik arbeiten.
Positive
Logik:
Negative
Logik:
Der obere Grenzwert ist grösser als der untere Grenzwert
Überschreitet der parametrierte Messwert den oberen Grenzwert,
schaltet der Ausgang in den Zustand EIN, unterschreitet der
Messwert den unteren Grenzwert, schaltet der Ausgang in den
Zustand AUS.
Der obere Grenzwert ist kleiner als der untere Grenzwert
Überschreitet der parametrierte Messwert den unteren Grenzwert,
schaltet der Ausgang in den Zustand AUS, unterschreitet der
Messwert den oberen Grenzwert, schaltet der Ausgang in den
Zustand EIN.
Analogausgang 1 und 2: (Option)
Die Analogausgänge sind ausgeführt als Stromquellen. Sie sind potentialgetrennt,
jedoch nicht untereinander.
+ + 0(4)-20mA
- -
+ 0(4)-20mA
-
Jeder Analogausgang kann konfiguriert werden als 0-20mA bzw. 4-20mA Stromschnittstelle.
Äquivalent zum Digitalausgang Grenzwertfunktion ist ein Messwert
als Datenquelle zuzuordnen. Die Skalierung der Ober- und Untergrenze erfolgt
direkt. Hierbei können auch negative Skalenendwerte parametriert werden.
Z.B.: Physik der Schnittstelle: 0..20mA, Skala unten: -100.000W, Skala oben:
+100.000W
Der Analogport wird ausgeben: 0mA bei –100.000W, 10mA bei 000.000W und 20mA
bei +100.000W.
Seite 15

Die Anpassung und Verrechnung der Dimensionen (Kilo.. Mega..) erfolgt
automatisch nach den eingestellten Wandlerverhältnissen und ist angepasst an die
Messwert-anzeigen.
Beispiel: KTI 600A/1A, KTU 10.00KV/100V
- Anzeige Spannungen und Skalierung: 10.34 KV
- Anzeige Ströme und Skalierung: 123 A
- Anzeige Leistungen und Skalierung: 12.3 MW
Messwert Cos ϕ (PF) Analogausgang:
Wird der Cos ϕ als Analogwert ausgegeben, muss die Skalierung beachtet werden.
Sind Skalenanfang und -ende positive Werte, ist der Skalenendwert kleiner als der
Anfang. Das gleiche gilt, wenn Anfangs- und Endwert negativ sind.
20mA
15
1
2
10
3
5
kap.
-0,1 -0,5 -0,9 0,9 0,5 0,1
Cos ϕ (PF)
ind.
Beispiel 1: Skalenanfang: - 0,300 (0mA) Skalenende: - 0,900 (20mA)
Beispiel 2: Skalenanfang: - 0,500 (0mA) Skalenende: + 0,500 (20mA)
Beispiel 3: Skalenanfang: 1,000 (0mA) Skalenende: + 0,300 (20mA)
A c h t u n g ! !
Ein Analogausgang kann beim Parametrieren unkontrollierte Ausgangsströme ausgeben.
Seite 16

14. Kontrasteinstellung
Der Kontrast kann in 32 Stufen über die Tastatur eingestellt werden. Hierzu ist im
Anzeigemodus “Onlinewerte“ die Übernahmetaste festzuhalten und die Pfeiltaste
zu drücken. Mit den ↓↑ Tasten wird der Kontrast verändert. Mit der Übernahme wird
die Funktion beendet.
15. Telegrammebeschreibung:
Standardkommunikation über RS485/232
Grundsätzlich ist das UBN400 als Busteilnehmer im Slavemodus, d.h.: das Gerät
kann von sich aus keine Eigeninitiative ergreifen. Zur Abfrage von Daten oder
Übernahme von Parametern ist immer ein Kommunikationsmaster notwendig. Mit
Ausnahme des Start-delimiters STX(0x02), des Enddilimiters ETX(0x03) und des
Blockcheckcharakters BCC werden alle anderen Daten im ASCII-Format übertragen.
Der Blockcheckcharacter wird gebildet aus der Exklusiv-Oder-Verknüpfung von
allen Daten beginnend mit STX und endend mit ETX.
Aufbau des Request-Telegramms vom Master:
01R00
Blockcheckcharakter
Enddilimiter ETX, 03 hex
Messwertnummer in ASCII (00=Uges)
Cmd-Code „Lesen“
Geräteadresse 2-stellig in ASCII (01)
Startdelimiter STX 02 hex
Antwort vom Messgerät:
229.7
Blockcheckcharakter
Enddilimiter ETX, 03 hex
Multiplikator
Messwert
Vorzeichen
Startdelimiter STX 02 hex
Messwertvorzeichen: Leerzeichen oder „+“ für positive, „-“ für negative Werte
Multiplikator: Leerzeichen=10 0 ,“k“= 10 3 , “M“= 10 6 , “G“= 10 9 ,
In der Einstellung „ASCII1“ werden die Energiezähler 6-stellig, in 8-stellig „ASCII1“
übertragen.
Seite 17

16. Messwerte (RS232/485 Telegramme):
Einzelwertanforderung
Messwert-Nr Messwert
(„R“-Cmd)
00 Spannung des 3Phasennetzes
01 Sternspannung L1
02 Sternspannung L2
03 Sternspannung L3
04 Leiterspannung L12
05 Leiterspannung L23
06 Leiterspannung L31
08 Strom des 3Phasennetzes
09 Leiterstrom L1
0A Leiterstrom L2
0B Leiterstrom L3
0C THD I1
0D THD I2
0E THD I3
0F I Nulleiter
10 Leistungsfaktor 3-phasig
11 Leistungsfaktor L1
12 Leistungsfaktor L2
13 Leistungsfaktor L3
14 Cos ϕ gesamt
15 Cos ϕ L1
16 Cos ϕ L2
17 Cos ϕ L3
18 Scheinleistung des 3Phasennetzes
19 Scheinleistung L1
1A Scheinleistung L2
1B Scheinleistung L3
20 Wirkleistung des 3Phasennetzes
21 Wirkleistung L1
22 Wirkleistung L2
23 Wirkleistung L3
28 Blindleistung des 3Phasennetzes
29 Blindleistung L1
2A Blindleistung L2
2B Blindleistung L3
2C Reserviert
2D Reserviert
1E Reserviert
1F Reserviert
30 Wirkenergie 3-phasig (bezogen)
Seite 18

Einzelwertanforderung
Messwert-Nr Messwert
(„R“-Cmd)
31 Blindenergie ind. 3-phasig (bezogen)
33 Blindenergie kap. 3-phasig (bezogen)
1C Scheinenergie 3-phasig (bezogen)
32 Wirkenergie 3-phasig (geliefert)
2E Blindenergie ind. 3-phasig (geliefert)
2F Blindenergie kap. 3-phasig (geliefert)
1D
34 Frequenz
36 THD U1
37 THD U2
38 THD U3
Scheinenergie 3-phasig (geliefert)
39 Mittlere Wirkleistung
3B Anschlussfolge der Phasen
Gruppenanforderung, Code R3D
„R3D“
Messwert
00 Spannung des 3Phasennetzes
01 Sternspannung L1
02 Sternspannung L2
03 Sternspannung L3
04 Leiterspannung L12
05 Leiterspannung L23
06 Leiterspannung L31
08 Strom des 3Phasennetzes
09 Leiterstrom L1
0A Leiterstrom L2
0B Leiterstrom L3
0C THD I1
0D THD I2
0E THD I3
0F I Nulleiter
10 Leistungsfaktor 3-phasig
11 Leistungsfaktor L1
12 Leistungsfaktor L2
13 Leistungsfaktor L3
14 Cos ϕ gesamt
15 Cos ϕ L1
16 Cos ϕ L2
17 Cos ϕ L3
18 Scheinleistung des 3Phasennetzes
Seite 19

Gruppenanforderung R3D
19 Scheinleistung L1
1A Scheinleistung L2
1B Scheinleistung L3
20 Wirkleistung des 3Phasennetzes
21 Wirkleistung L1
22 Wirkleistung L2
23 Wirkleistung L3
28 Blindleistung des 3Phasennetzes
29 Blindleistung L1
2A Blindleistung L2
2B Blindleistung L3
2C Reserviert
2D Reserviert
1E Reserviert
1F Reserviert
30 Wirkenergie 3-phasig (bezogen) *
31 Blindenergie ind. 3-phasig (bezogen) *
33 Blindenergie kap. 3-phasig (bezogen) *
1C Scheinenergie 3-phasig (bezogen) *
32 Wirkenergie 3-phasig (geliefert) *
2E Blindenergie ind. 3-phasig (geliefert) *
2F Blindenergie kap. 3-phasig (geliefert) *
1D Scheinenergie 3-phasig (geliefert) *
34 Frequenz
36 THD U1
37 THD U2
38 THD U3
39 Mittlere Wirkleistung
3B Anschlussfolge der Phasen
R41
Messwert
00 Spannung des 3Phasennetzes
08 Strom des 3Phasennetzes
20 Wirkleistung des 3Phasennetzes
10 Leistungsfaktor 3-phasig
R42
Messwert
20 Wirkleistung des 3Phasennetzes
28 Blindleistung des 3Phasennetzes
18 Scheinleistung des 3Phasennetzes
39 Mittlere Wirkleistung
Seite 20

Gruppenanforderungen:
R43
Messwert
30 Wirkenergie 3-phasig (bezogen) *
31 Blindenergie ind. 3-phasig (bezogen) *
33 Blindenergie kap. 3-phasig (bezogen) *
1C Scheinenergie 3-phasig (bezogen) *
32 Wirkenergie 3-phasig (geliefert) *
2E Blindenergie ind. 3-phasig (geliefert) *
2F Blindenergie kap. 3-phasig (geliefert) *
1D Scheinenergie 3-phasig (geliefert) *
R44
Messwert
04 Leiterspannung L12
05 Leiterspannung L23
06 Leiterspannung L31
34 Frequenz
R45
Messwert
01 Sternspannung L1
02 Sternspannung L2
03 Sternspannung L3
R46
Messwert
09 Leiterstrom L1
0A Leiterstrom L2
0B Leiterstrom L3
R47
Messwert
21 Wirkleistung L1
22 Wirkleistung L2
23 Wirkleistung L3
R48
Messwert
11 Leistungsfaktor L1
12 Leistungsfaktor L2
13 Leistungsfaktor L3
R49
Messwert
19 Scheinleistung L1
1A Scheinleistung L2
1B Scheinleistung L3
Seite 21

Gruppenanforderungen:
R4A
Messwert
29 Blindleistung L1
2A Blindleistung L2
2B Blindleistung L3
R4B
Messwert
01 Sternspannung L1
09 Leiterstrom L1
21 Wirkleistung L1
11 Leistungsfaktor L1
R4C
Messwert
02 Sternspannung L2
0A Leiterstrom L2
22 Wirkleistung L2
12 Leistungsfaktor L2
R4D
Messwert
03 Sternspannung L3
0B Leiterstrom L3
23 Wirkleistung L3
12 Leistungsfaktor L3
R4E
Messwert
36 THD U1
37 THD U2
38 THD U3
R4F
Messwert
0C THD I1
0D THD I2
0E THD I3
* Die Auflösung der Energien im seriellen Telegramm ist abhängig von der Parametrierung
der Anzeige im UBN400. ( Setup Systemparameter Anzeige)
Aus Kompatibilitätsgründen werden die 2 niederwertigsten Stellen der angezeigten
Energien im Telegramm nicht versendet (6-stellige Datenübertragung).
Eine 8-stellige Zählerdatenübertragung erfolgt wenn im Setup Kommunikation
der Port auf Profibus oder das Protokoll auf ASCII2 eingestellt ist.
Seite 22

17. Modbus-Protokoll
Das MODBUS-Protokoll ermöglicht einen vernetzen Systemaufbau mit einem
MODBUS Master und maximal 99 Messgeräten UBN400. Die physikalisch
Schnittstelle Layer 1 ist RS485.
Ein MODBUS-Telegramm beinhaltet allgemein folgende Informationen:
Slave
Adresse
(1 Byte)
Funktionscod
e
(1 Byte)
Datenfeld
(n-Bytes)
CRC
(1 WORD)
Bus-Adresse des Messgerätes, von dem Daten angefordert werden.
Erlaubter Bereich ist 1..99. Adresse 0 ist reserviert für Broadcast-
Funktionen (gültig für alle Geräte).
Mit dem Funktionscode werden Schreib- Lesevorgänge ausgeführt
Das Datenfeld beinhaltet Parameter in Zusammenhang mit dem
Funk-tionscode.
Cyclic Redundancy Check, Kontrollwort zur Sicherung des
Telegramms
Im UBN400 ist nur der Funktionscode 03 implementiert (Daten lesen)
Master Request an das UBN400
01 03 10 00 00 02 C0 CB
Slave-Adr Funktion Startadr. Startadr. Anzahl Worte Anzahl CRC Low CRC High
High Low High Worte Low
Beispiel für die Anforderung des Messwertes Spannung Uges-3phasig vom
Messgerät mit der Adresse 01.
Antwort des Messgerätes
01 03 04 xx xx xx xx CRCL CRCH
Slave-Adr Funktion Anzahl MSB Datum Datum LSB CRC CRC
Datenbytes
2 1
Low High
Ein Slave erkennt folgende Telegrammfehler vom Master und sendet ein
entprechendes Fehlertelegramm:
Fehler Beschreibung
code
01 angeforderte Funktion vom Master ist nicht 03 (Daten lesen)
02 Startadresse der MODBUS-Tabelle ungültig
03 angeforderte Länge überschritten
Ein fehlerhafter CRC wird nicht beantwortet.
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Fehlertelegramme vom Slave:
01 83 01 80 F0
Slave-Adresse Funktioncode Fehlerart CRC Low CRC High
Bit 7 = 1
CRC-Generierung
Grundsätzlich ist der Cyclic Redundancy Check der Rest aus der Division der
ganzen Nachricht durch ein Polynom 16. Ordnung.
Der Initialparameter der CRC-Generierung ist 0xffff (Grundbesetzung). Gebildet wird
der CRC durch die Exklusiv-Oder-Verküpfung des CRC mit 0xA001 bei jedem Bit der
Nach-richt mit dem Zustand ‘1‘.
#include
unsigned int CRC;
void crc_build(int byte)
{
char flag;
char loop=0;
CRC^=byte;
while(loop>=1;
if(flag) CRC^=0xa001;
++loop;
}
}
main()
{
clrscr();
CRC=0xffff;
crc_build(0x01);
crc_build(0x03);
crc_build(0x10);
crc_build(0x00);
crc_build(0x00);
crc_build(0x02);
printf("%4X",CRC);
}
Seite 24

MODBUS Datentabelle des UBN400
Adresse Messwert Format Auflösung
$1000 Spannung 3Ph. gesamt ulong 0.1V
$1001 Spannung L1-N ulong 0.1V
$1002 Spannung L2-N ulong 0.1V
$1003 Spannung L3-N ulong 0.1V
$1004 Spannung U12 ulong 0.1V
$1005 Spannung U23 ulong 0.1V
$1006 Spannung U31 ulong 0.1V
$1007 Strom 3Ph. gesamt long mA
$1008 Strom I1 long mA
$1009 Strom I2 long mA
$100A Strom I3 long mA
$100B Power Factor 3Ph long +1000 -1000
$100C Power Factor 1 long +1000 -1000
$100D Power Factor 2 long +1000 -1000
$100E Power Factor 3 long +1000 -1000
$100F Scheinleistung 3Ph. gesamt long 1VA
$1010 Scheinleistung L1 long 1VA
$1011 Scheinleistung L2 long 1VA
$1012 Scheinleistung L3 long 1VA
$1013 Wirkleistung 3Ph. gesamt long 1W
$1014 Wirkleistung L1 long 1W
$1015 Wirkleistung L2 long 1W
$1016 Wirkleistung L3 long 1W
$1017 Blindleistung 3Ph. gesamt long 1var
$1018 Blindleistung L1 long 1var
$1019 Blindleistung L2 long 1var
$101A Blindleistung L3 long 1var
$101B THD U1 ulong 0,1%
$101C THD U2 ulong 0,1%
$101D THD U3 ulong 0,1%
$101E THD I1 ulong 0,1%
$101F THD I2 ulong 0,1%
$1020 THD I3 ulong 0,1%
$1021 Frequenz long 0,1Hz
$1022 Mittlere Leistung Pav long 1W
$1023 Thermischer Strom Ith long 1mA
$1024 Wirkenergie Bezug long )*
$1025 Blindenergie ind. Bezug long )*
$1026 Blindenergie kap. Bezug long )*
$1027 Scheinenergie Bezug long )*
$1028 Wirkenergie Lieferung long )*
$1029 Blindenergie ind. Lieferung long )*
$102A Blindenergie kap. Lieferung long )*
$102B Scheinenergie Lieferung long )*
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)* Die Auflösung der Energien im MODBUS-Telegramm ist abhängig von der
Parame-trierung der Anzeige im UBN400. ( Setup Systemparameter Anzeige)
Aus Kompatibilitätsgründen werden die 2 niederwertigsten Stellen der angezeigten
Energien im Telegramm nicht versendet (6-stellige Datenübertragung).
Display Anzeige
00000.000 KWh
000000.00 KWh
0000000.0 KWh
00000.000 MWh
000000.00 MWh
Auflösung MODBUS
00000.0 KWh
000.000 MWh
0000.00 MWh
00000.0 MWh
000.000 GWh
Bustiming
Die Idle-Überwachung des Busses beträgt 11 Bitzeiten. Das bedeutet: als Idle-
Zustand bezeichnet man den Status, in dem kein Zustandswechsel der Datenleitung
AB erfolgt. Eine Lücke im Telegramm darf bei 9600 bit/s somit maximal 1,04msec
betragen.
Ein Master-Telegramm muss konsistent über die Länge übertragen werden.
Der Zeitabstand zwischen 2 Telegrammen muss grösser sein als die Idle-Zeit.
Seite 26

18. Technische Daten:
Gehäuse: Vollmetall DIN Schalttafel Einbaugehäuse 96 x 96,
Einbautiefe 80mm (ohne Steckverbindungen)
Schalttafelausschnitt:
91mm x 91mm
Versorgung:
85 ... 265VAC, 120...375VDC ca. 5VA,
optional 18..35VDC, 50..90VDC
Das Gerät ist extern abzusichern, Empfehlung 0,315A ..
0,5A
Anschlüsse:
Alle Anschlüsse steckbar über Leistungssteckverbinder,
durch Verschraubungen gesichert
Anschlussquerschnitt: max. 6mm² für Leistung, 2,5mm² für Hilfsversorgung
Anzeige:
Grafik LCD Display 64 x 128 Pixel, LED-beleuchtet
Bedienung:
über 4 Tasten
Digitalausgänge: 2 Elektronikrelais 350V AC/DC 120mA
Analogausgänge: 2 Stromschnittstellen, 0(4)..20mA / 10 +/- 10mA / 12 +/-
8mA
Datenschnittstelle: RS485/232 (Standard), Bausrate 300..38400, 8 Bit,
none/even/ odd Parity
optional Profibus DP bis 12MBaud nach EN50170
optional Suconet (Möller Bussystem) 187,5 / 375 KBaud
optional LON FTT
Gwicht:
ca. 450g
Messbereiche:
Spannungen:
20..500Veff Phase-Phase
Ströme:
0,01..1A / 0,05..5A
Überlast: 20%
Grenz-Überlast: 100%
Genauigkeiten:
Spannungen:
0,2% fs
Ströme:
0,2% fs
Leistungen:
0,5% fs
Energien: 0,5%
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+Q
+Qk
II
I
+Qi
-P
+P
-Qi
III
-Qk
-Q
Berg Energiekontrolle
Frauenhofer Str. 22
82152 Martinsried
Tel.: 089 379160-0
www.berg-energie.de
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