Modbus

Einige Geräte, wie z.b. Zähler (meters) oder Wallboxen (chargers) werden über das Modbus-Protokoll angebunden und angesprochen.

Die meter Konfiguration besteht hierbei aus der Art der pysikalischen Verbindung (Schnittstelle), ggf. den technischen Schnittstellenparametern, dem verwendeten Modbus-Protokoll, der eindeutigen Modbus-ID des Gerätes auf dem Bus und der Nummer und Art des Registers welches letztendlich gelesen oder geschrieben werden soll.

Zu beachten ist, dass es drei verschiedene Modbus-Protokolle gibt: Modbus RTU, Modbus ASCII und Modbus TCP. Diese können technisch auch über unterschiedliche Schnittstellentypen übertragen werden können. Die klassische Variante ist dabei Modbus RTU über eine serielle RS485-Busschnittstelle wie sie bei den meisten Zählern oder manchen Wallboxen genutzt wird. Geräte mit einer nativen Netzwerkschnittstelle (Ethernet/WiFi) hingegen werden typischerweise über das Modbus TCP-Protokoll angesprochen.

Soll ein serielles Modbus-Gerät über einen Schnittstellenkonverter via Netzwerk (Ethernet/WiFi/PowerLAN) angebunden werden kommt dabei letztendlich ein Modbus RTU Protokoll über eine TCP/IP-Verbindung zustande. Das Modbus RTU Protokoll wird dabei 1:1 über das Netzwerk übertragen (sprich “getunnelt”). Auch wenn der Transportweg (TCP/IP) hierbei identisch ist handelt es sich vom Protokoll dennoch NICHT um Modbus TCP! Hierbei muss sehr genau zwischen Protokoll und Transportweg unterschieden werden. “Modbus (RTU) over TCP” ist etwas anderes als Modbus TCP!

Im Falle einer Konfiguration mit einem Schnittstellenkonverter wird die serielle Buskonfiguration nur am Konverter festgelegt. Die evcc-Konfiguration betrifft dann nur den Abschnitt zum Konverter.

Physikalische Verbindung

Serielle Verbindung (RS485)

Wenn das Gerät direkt über einen RS485-Adapter verbunden ist (Modbus RTU), muss device und die seriellen Kommunikationsparameter baudrate, comset entsprechend der Gerätekonfiguration angegeben werden. Dazu bitte die jeweilige Betriebanleitung, Datenblätter oder Systemeinstellungen vergleichen.

Beispiel:

source: modbus
id: 1
device: /dev/ttyUSB0
baudrate: 38400
comset: "8E1"

Direkte Netzwerkverbindung

Wenn das Gerät direkt über eine native Netzwerkverbindung (Modbus TCP) angebunden ist, muss eine uri bestehend aus HOSTNAME:PORT oder IP:PORT angegeben werden:

Beispiel:

source: modbus
id: 1
uri: 192.168.0.11:502

Serielles Gerät über Netzwerkverbindung (mit Schnittstellenkonverter)

Wird ein serielles Gerät über einen zwischengeschalteten transparenten RS485-IP-Schnittstellenkonverter (ohne Protokollübersetzung) angeschlossen muss das Protokoll über die TCP/IP-Verbindung zusätzlich mittels rtu: true auf Modbus RTU umgestellt werden.

Beispiel:

source: modbus
id: 1
uri: 192.168.0.10:502
rtu: true # Modbus RTU over TCP

Vordefinierte Geräte

Die integrierten vordefinierten Gerätemodelle model sind identisch zu MBMD:

 ABB       ABB A/B-Series meters
 DDM       DDM18SD
 DZG       DZG Metering GmbH DVH4013 meters
 IEM3000   Schneider Electric iEM3000 series
 INEPRO    Inepro Metering Pro 380
 JANITZA   Janitza meters
 MPM       Bernecker Engineering MPM3PM meters
 ORNO1P    ORNO WE-514 & WE-515
 ORNO1P504 ORNO WE-504
 ORNO3P    ORNO WE-516 & WE-517
 SBC       Saia Burgess Controls ALE3 meters
 SDM       Eastron SDM630/120/72DMv2
 SDM220    Eastron SDM220
 SDM230    Eastron SDM230
 SDM72     Eastron SDM72
 SEMTR     SolarEdge SE-MTR-3Y

Alle davon abweichenden model werden als Gerät vom Typ SunSpec behandelt.

Verwende value um den Wert der vom Gerät gelesen werden soll zu definieren. Alle unterstützten Werte sind auf MBMD voreingestellt.

Im Falle eines SunSpec-kompatiblen Wechselrichters oder Zählers werden die zu lesenden Werte in der Form model:[block:]point nach der SunSpec-Definition angegeben. Zum Beispiel wird die DC-Leistung auf dem zweiten String eines dreiphasigen PV-Wechselrichters (enspricht SunSpec Model 103) wie folgt abgefragt: value: 103:2:W.

Das Geräte-model und die Slave ID id sind immer erforderlich:

Beispiel:

source: modbus
---
model: sdm
value: Power
scale: -1 # floating point factor applied to result, e.g. for kW to W conversion

Negation von Werten

Bei MBMD-Messgeräten können Messwerte durch Voranstellen eines - (Minus) vor dem Aliasnamen invertiert werden. Dies ist nützlich, wenn Messgeräte in unterschiedlichen Konfigurationen oder Montagerichtungen verwendet werden und das Vorzeichen der Messwerte angepasst werden muss.

Unterstützte Messungen

Die Negation funktioniert für folgende MBMD-Messungen:

power - Gesamtleistung
currents - Ströme pro Phase (Array)
powers - Leistungen pro Phase (Array)

Syntax

meters:
  - name: my-meter
    type: modbus
    model: sdm
    power: -Power # invertiert den Leistungswert

Beispiele

Invertierte Gesamtleistung

meters:
  - name: pv-meter
    type: modbus
    model: sdm
    power: -Power # Leistung wird invertiert (z. B. +1000 W wird zu -1000 W)

Invertierte Phasenleistungen

meters:
  - name: grid-meter
    type: modbus
    model: sdm
    power: Power
    powers:
      - -PowerL1 # Phase 1 invertiert
      - -PowerL2 # Phase 2 invertiert
      - -PowerL3 # Phase 3 invertiert

Invertierte Ströme (einzelne Phasen)

meters:
  - name: grid-meter
    type: modbus
    model: sdm
    power: Power
    currents:
      - -CurrentL1 # Strom Phase 1 invertiert
      - CurrentL2 # Strom Phase 2 normal
      - -CurrentL3 # Strom Phase 3 invertiert

Anwendungsfälle

Falsch montierte Messgeräte: Wenn ein Stromsensor/Messgerät physisch in der falschen Richtung installiert ist, können die Werte in der Software korrigiert werden.

Netzeinspeisung vs. Verbrauch: Für PV-Messgeräte, bei denen die Vorzeichenkonvention umgekehrt werden muss.

Unterschiedliche CT-Orientierungen: Für mehrphasige Installationen mit unterschiedlich ausgerichteten Stromwandlern.

Manuelle Konfiguration

Falls das Modbus-Gerät nicht direkt unterstützt wird oder von den vordefinierten Modellen abweichende Werte gelesen oder geschrieben werden sollen, können die Modbus Register auch vollständig manuell konfiguriert werden. Dazu bedarf es neben den allgemeinen ‘modbus’ Einstellungen (siehe oben) auch der Definition eines registers an Stelle eines value, wie bei vordefinierten Geräten. Es ist nicht zulässig, sowohl value als auch register anzugeben.

Die Definition eines Registers benötigt folgende Parameter:

address: die Registeradresse
type: Der Registertyp, zulässig sind lesend coil, input, holding sowie schreibend writeholding, writeholdings, writecoil
decode: Die Art der Codierung der Daten. Zulässig sind: int16|32|64, uint16|32|64, float32|64 and u|int32s + float32s. Beim Typ coil wird die Codierung ignoriert, muss aber trotzdem angegeben werden. Beim Typ writecoil muss bool8 angegeben werden.
bitmask: Eine optionale Angabe. Der angegebene Wert wird mit dem gelesenen UND verknüpft, um so einzelne Bits extrahieren zu können.

Weitere zulässige Parameter einer manuellen Konfiguration sind:

scale: Fließkommazahl, die zur Konvertierung von gelesenen Werten (z. B. W in kW oder umgekehrt) verwendet werden kann. Dieser Wert wird mit dem gelesenen und decodierten Rohwert multipliziert.
timeout: modbus timeout. Ohne Einheit ist der Wertt in ns, ansonsten Einheit mit angeben, z. B. 10s für 10 Sekunden.

Beispiel:

source: modbus
---
register:
  address: 40070
  type: holding # coil, holding or input
  decode: int32 # int16|32|64, uint16|32|64, float32|64 and u|int32s + float32s
  bitmask: 2 # Optional: a bitmask that is applied to the read value. Here the mask is 0000000000000010b, ignored if value is 0
scale: -1.0 # floating point factor applied to result, e.g. for kW to W conversion
timeout: 2s # timeout, without unit in ns

Bei den int32s/uint32s Dekodierungen wird die Wortreihenfolge vertauscht und sind z. B. bei E3/DC Geräten nützlich.

Schreiben von Registern

Es können sowohl Holding-Register als auch Coils beschrieben werden. Dazu muss entweder type: writeholding für Holding-Register oder type: writecoil für Coils angegeben werden. Für das Schreiben multipler Register (Funktionscode 16) gibt es den Typ writeholdings.

type: writeholding schreibt immer ein 16Bit Register (int oder bool16). Für decode muss hier daher immer uint16 angegeben werden. type: writecoil schreibt ein Coil. Für decode muss bool8 angegeben werden.

Beispiel:

source: modbus
---
register:
  address: 40070
  type: writeholding # writeholding, writeholdings oder writecoil

Gesamtbeispiel

Ein vollständiges Beispiel für einen custom Charger mit modbus Interface (hier ein Phoenix EM-CP-PP-ETH mit der IP-Adresse 192.168.1.10) könnte z. B. so aussehen:

Beispiel:

chargers:
  - type: custom
    name: CustomCharger
    status:
      # Read the status of the charger
      # Either A,B,C or F
      source: modbus
      id: 180
      uri: 192.168.1.10:502
      timeout: 3s
      register:
        address: 100
        type: input # Read an input register
        decode: int16
    enabled:
      # Is the charger enabled (1) or not (0)
      source: modbus
      id: 180
      uri: 192.168.1.10:502
      register:
        address: 400
        type: coil # Read a coil
        decode: bool16 # Doesn't matter but required
    enable:
      # Enable the charger
      source: modbus
      id: 180
      uri: 192.168.1.10:502
      register:
        address: 400
        type: writecoil # Write a coil
        decode: bool8
    maxcurrent:
      # Set the maximum current
      source: modbus
      id: 180
      uri: 192.168.1.10:502
      register:
        address: 300
        type: writeholding # Write a holding register
        decode: uint16