Energiezähler via Modbus ausslesen

[Forgnod]

Hallo Forum, hallo IP Symcon Team!

Wie der Titel sagt soll ein Energiezähler via Modbus ausgelesen werden.
Ich möchte einen Einblick in meinen Arbeitsablauf geben.

Verzeichnis

• 0. Vorwort
• 1. Werkzeuge und externe Software
• 2. Auswahl der Betriebsmittel
• 3. Aufbau der Messung
• 4. Einrichtung des Zählers
• 5. Einrichtung Com-Server
• 6. Einrichtung Raspi
• 7. Einrichtung IP Symcon
• 8. Messwerte einlesen
• 9. Referenzen

0. Vorwort
Im Laufe der Anleitung wird mit 230V gearbeitet. Diese Anleitung soll euch nicht ermutigen unter Spannung zu Arbeiten. Solltet Ihr nicht über das Fachwissen oder Werkzeuge verfügen lasst das von einem Fachmann machen! Denkt an die 5 Sicherheitsregeln und messt immer zweimal

1. Werkzeuge und externe Software

• Isoliertes Schraubendreher-Set
• Klemmschraubendreher
• Stripax, Hand abmantler
• Crimpzange
• Elektronik Sietenschneider
• Cutter Messer
• Aderendhülsenset
• Schrumpfschlauch
• Heißluft-Fön, Feuerzeug
• Laptop
• Wireshark
• Advanced IP Scanner
• IP Symcom
• WUTILITY
• APP DevCalc

2. Auswahl der Betriebsmittel

• ABB B23 212-100 (2CMA100166R1000)

• Sicherungsautomat oder FI/LS oder Reserve Sicherung

• W&T Com-Server LC

• Raspi Pi 3B+

• MicroSD 32GB

• Hutschienen Gehäuse

• Kühlkörper

• Ethernet Switch z.B. NETGEAR GS105GE

• Patchkabel

• Klingeldraht YSLY 2x2x0,8

• Leitung z.B. H07VK, starres Kabel

• D-Sub 9 Poliger Female Stecker mit Schraubklemmen

• 12V 2A Netzteil

• 5V 3A Netzteil

• ABB B23 212-100 (2CMA100166R1000)
  ABB Energiezähler 3 Phasen + N mit direkt Messung. Somit kann die zu messende Last direkt an den Zähler angeschlossen werden. Beim Anschließen ist auf die Zählrichtung zu achten. Ist mit einer Modbus RTU Schnittstelle ausgestattet.

• W&T Com-Server LC
  Low Cost Variante des Com-Servers. Setzt ein Serielles auf Ethernet um.

• Raspi Pi 3B+
  Hier soll die Messung via IP Symcon gespeichert und Visualisiert werden. IP Symcom bringt 95% der benötigten funktionen mit.

• Ethernet Switch
  Hier reicht ein standart Switch. Ich lokalisiere zumeist meinen Raspi nahe der Messung.

• Klingeldraht YSLY 2x2x0,8
  Diese Leitung stellt die Modbus Verbindung zum Com-Server.

• Leitung z.B. H07VK, starres Kabel
  Hier kommt es darauf an wie der Stand in eurer Verteilung ist. Ich Arbeite meisten mit H07V-K aber das ist sehr Situation abhängig

• D-Sub 9 Poliger Female Stecker mit Schraubklemmen
  Anschluss der YSLY Leitung am Com-Server Seriel Port

• 12V 2A Netzteil
  Spannungsversorgung für Switch und Com-Server

• 5V 3A Netzteil
  Spannungsversorgung für Raspi.

3. Aufbau der Messung
Ihr möchtet den Stromverbrauch, Leistung etc eures Hauses aufzeichnen und Visualisieren.
In eurer Unterverteilung findet Ihr die Zuleitung. Nach den Eingangsklemmen ist im Normalfall
der beste Weg eine Verteilung oder Verteiler zu Messen.

Die Verteilung muss bei einer direkt Messung unbedingt abgeschaltet werden. Jetzt könnt Ihr mit z.B. H07V-K 10² von den Eingangsklemmen zu den Anschlüssen am Zähler verbinden. L1 auf L1 usw. .
Achtet darauf beim Anschließen die Zählrichtung zu beachten. Schließt Ihr den Zähler umgekehrt an,
Zählt er Strom Export anstatt Import.

Lasst eure Verteilung noch ausgeschaltet. Als nächste wird die Busleitung in form des Klingeldrahts YSLY angeschlossen. Wenn Ihr die Strecken kurz haltet braucht Ihr keinen Endwiderstand!
Im Falle der ABB Zähler liest sich die Modbus-Klemme von links nach Rechts C B A. C ist euer Schirm, B ist + und A ist -. Welche Adern der Leitung Ihr benutzt ist Egal. Ich benutze Rot + und Schwarz -. Die beiden übrigen Adern können abgezwickt werden. Den Schirm wickelt ihr um den Mantel der Leitung zieht Schrumpfschlauch drüber, schrumpfen, Gut ist!

Als nächstes zieht ihr das Kabel zu eurem Com-Server, dieser kommt mir einer Hutschienen Klammer und kann in die Verteilung gebaut werden, widerholt das Abmanteln und schließt die schwarze Ader (-) an die Klemmen1 und 2, + an 6 und 7 an. Steckt den D-Sub Stecker auf den Seriellen Port des Com Servers.

Kommen wir zum Raspi. Der sollte so nahe wie möglich an eurer Messung sein. Wenn möglich könnt Ihr den mit einem Hutschienen Gehäuse mit in die Verteilung einbauen. Hier muss nur das Netzwerkkabel angeschlossen werden.

Stromversorgung für Energiezähler, Switch und Raspi. Der Energiezähler braucht bei einer direkt Messung keinen Zusätzlichen Spannungsabgriff. Er wird über die Angeschlossenen Leitungen versorgt.
Der Switch und der Com-Server werden über das 12V Netzteil versorgt. Solltet Ihr POE in eurem Netzwerk haben ist es auch möglich den Com-Server so zu versorgen. Der Raspi braucht 5V und 3A dafür das andere Netzteil. Je nachdem müsst ihr in eurer Verteilung eine Sicherung und oder einen FI/LS nachrüsten. Denk wieder daran nicht unter, 5 Sicherheitsregeln im Zweifel hilft der Fachmann.
Ich würde generell immer zu einem FI/LS raten da dieser nicht nur den Leitungsschutz (LS) mitbringt
sondern auch den Personenschutz.

Jetzt ist die Grundlegende Messung Aufgebaut.

4. Einrichtung des Zählers
Schaltet eure Verteilung wieder ein. Achtung ab jetzt liegt 230V an den Zählerklemmen an. Lasst unbedingt die Abdeckung der Klemmen unten!

Damit der Energiezähler später mit Euch kommunizieren kann solltet alle Teilnehmer die gleiche Sprache sprechen. In diesem wird nun am Zähler die Baud-Rate (Übertragungsgeschwindigkeit) das Parität-Bit (Fehlerkontrolle) und die Modbus Adresse eingestellt.
Über die Funktionstasten am ABB Zähler kommt Ihr in die Schnittstellen Konfiguration der RS485 Schnittstelle. Hier könnt ihr das Protokoll in unserem Fall Modbus einstellen. Habt ihr das eingestellt könnt ihr die Baud-Rate und das Parität-Bit einstellen. Der Com-Server unterstützt eine Baudraute von bis zu 57600. Das sollte für bis zu 4 Zähler reichen. Das Parität-Bit stelle ich auf EVEN/Gleich ein.
Ist das Eingestellt ist der Zähler bereit.

5. Einrichtung Com-Server
Am Com-Server muss die Serielle Schnittstelle auf Modbus 2 Draht eingestellt werden.
Auf der Innenseite sieht man ein kleines Mäuseklavier. Mann kann die Plastiklaschen vorsichtig eindrücken und so das Gehäuse von Platine trennen. Jetzt kann das so eingestellt werden das
1 und 2 ON sind, 3 bis 8 OFF.
Schließt das Gehäuse wieder.

Wenn eure Verteilung und der Com-Sever mit Spannung versorgt werden könnt ihr den Com-Sever ins Netzwerk hängen. Startet auf eurem Laptop oder Rechner die WUTILITY Software vom Hersteller. Diese ist kostenlos. Gebt dem Gerät entweder im Router oder in der WUTILITY eine feste IP!
Hier könnt ihr das Gerät Grundeinstellen. Wählt IP etc entsprechend eurer Präferenzen aus.
Achtet darauf das Ihr den Online Zugriff aktiviert und euch dessen Port merkt. Standart mäßig liegt der bei 90.

Wenn ihr die IP Adresse des Com-Server mit Port eingebt kommt Ihr auf das Online Config Menu.
Hier kann die Software Seite des Geräts weiter eingestellt werden.

• Rceive Buffer 0
• Handshake Nein
• Baud-Rate, Parität entsprechend Zähler

Öffnet den Netzwerk Port. Dieser liegt Standartmäßig bei 8000

6. Einrichtung Raspi
Grundlegend reicht die Installation des aktuellen RaspBian in Kombination mit der IP Symcon Version. Macht die Grundeinrichtung, aktiviert SSH. Je nachdem wie Fit ihr seit könnt ihr das ganze mit einem PublicKey Kombinieren.

Ist der Raspi eingerichtet und ihr könnt die Symcon Console erreichen baut Ihn ein und Verdrahtet ihn mit Netzwerk und Strom.

7. Einrichtung IP Symcon
Jetzt kommt der spannende Part. Den ersten Messwert einlesen. Ich empfehle hier einen 230V Spannungswert. Folgenden Hintergrund, wir wissen in welchem Bereich der Wert liegen sollte. Das erleichtert die Fehlersuche. Sollte der Wert 0 sein wissen wir da stimmt was nicht. Auf der anderen Seite kann 230V anliegen die Stromaufnahme und damit auch die Leistung gegen null laufen. Ein anderer Wert der sich anbietet wäre die Frequenz.

Erklärung Kommunikation. Wenn man sich den Objektbaum von IP Symcon anschaut sieht man die Kategorien I/O Instanzen und Splitter Instanzen.

I/O Instanzen steht für IN/OUT. Hier wird gesendet und Empfangen. Da wir via Ethernet kommunizieren wollen brauchen wir einen „Client Socket“. Dieser geht zu einer angegeben IP Adresse und Port. Über diese Schnittstelle können angehängte Instanzen mit der hinterlegten Adresse kommunizeien.

Splitter Instanzen. Wenn wir an dem Com-Server mehrere Modbus Geräte mit den IDs 1,2,n… angeschlossen haben brauchen wir eine Splitter Instanz um zu spezifizieren welches Gerät angesprochen werden soll und mit welchem Protokoll.

Dankender weise führt IP Symcon einen an diese beide Schritte heran.
Wir erstellen eine neue Instanz. Ein Modbus Gateway.
Als ID wird die Modbus Adresse eingestellt. Übertragungsprotokoll ist in dem Fall Modbus RTU über TCP. Swap 32/64 Bit NEIN. Als nächstes wird der Client Sockel eingestellt. Tragt die IP Adresse des Com-Servers und den Port 8000 ein.

Jetzt kann eine Modbus Device Instanz eingerichtet werden. Symcon sollte automatisch das erste Modbus Gateway auswählen. Stellt für die Spannung die Einheit DWORD 32BIT vorzeichenlos ein. Funktion Holding Registers auslesen (03). Adresse 23296, entnommen aus der Anleitung. Register werden in HEX angegeben umgerechnet mit der APP DevCalc.
Stellt die Schreiben Funktion auf keine, Adresse Schreiben 0. Der Faktor teilt die ankommende Werte durch den angegebenen Faktor, stellt ihn Teilen durch 10. Hier sei gesagt das ABB hier keine korrekten Angaben gemacht hat. Gab wohl Schwierigkeiten bei der Übersetzung von der Schwedischen Entwicklung zur Italienischen Produktion . Stellt das Intervall zwischen 1000 (1Sec) und 10000(10Sec) ein.

Wenn Ihr alles richtig gemacht habt und ich auch solltet ihr nun sehen, wenn ihr die eingestellte Instanz eskaliert, das Messwerte ankommen. Ihr könnt euch den Datenstream anschauen wenn ihr die Splitter Instanz öffnet und rechts oben auf Debug klickt. Hier könnt ihr sehen wie IP Symcon anfragen schickt und Anworten bekommt oder entsprechnde Fehlermeldungen abschickt.

8. Messwerte einlesen
Die Restlichen Werte können nun via weiterer Modbus Device Instanzen eingelesen werden. Wenn ihr ein weiteres Gerät hinzufügt gebt ihm eine andere Modbus Adresse und eine eigene Splitter Instanz.

Hier noch ein paar Einstellungen für die ersten Messwerte:
Leistung
Leistung gesamt und pro Phase 5B14 bis 5B2A
- Größe 2, DWORD 32BIT Unsigned
- Dividend 100
- Intervall 10sec
- Status emulieren nein
- Archiv JA

Strom
Strom pro Phase 5B0C bis 5B14
- Größe 2, DWORD 32BIT Unsigned
- Dividend 100
- Intervall 10sec
- Status emulieren nein
- Archiv JA

Frequenz
Frequenz 5B2C
- Größe 1, WORD 16BIT Unsigned
- Dividend 100
‘ - Intervall 10sec
- Status emulieren nein
- Archiv JA

9. Referenzen

• ABB B23/24 Anleitung mit Modbus Registern
  https://library.e.abb.com/public/965d756b7a6d48669999756524050cba/2CMC485003M0201_A_en_B23_B24_User_Manual_edit.pdf.pdf

• W&T Com-Server LC, Anleitung und Software
  WuT data sheet: Com-Server LC

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Das ist mein erstes Thema. Für Kritik bin ich offen freue mich auf euer Feedback.

mfg

Forgnod Schergenglueck

[paresy]

Vielen Dank für dein tolles und ausführliches erstes Thema!

paresy