Modbus

Alcuni dispositivi, come i contatori (meters) o i caricabatterie (chargers), sono collegati e indirizzati tramite il protocollo Modbus.

La configurazione meter comprende il tipo di collegamento fisico (interfaccia), parametri tecnici opzionali dell’interfaccia, il protocollo Modbus usato, l’ID Modbus univoco del dispositivo sul bus e il numero e il tipo del registro da leggere o scrivere.

È importante sapere che esistono tre diversi protocolli Modbus: Modbus RTU, Modbus ASCII e Modbus TCP. Tecnicamente possono essere trasmessi su diversi tipi di interfaccia. La variante classica è Modbus RTU su un’interfaccia bus seriale RS485, usata dalla maggior parte dei contatori e da alcuni caricabatterie. I dispositivi con un’interfaccia di rete nativa (Ethernet/Wi-Fi), invece, comunicano di solito tramite il protocollo Modbus TCP.

Se un dispositivo Modbus seriale deve essere collegato in rete (Ethernet/Wi-Fi/PowerLAN) tramite un convertitore di interfaccia, si stabilisce una connessione con protocollo Modbus RTU su TCP. Il protocollo Modbus RTU viene trasmesso direttamente sulla rete (cioè “incapsulato”). Anche se il metodo di trasporto (TCP/IP) è lo stesso, il protocollo NON è lo stesso di Modbus TCP. È fondamentale distinguere tra protocollo e metodo di trasporto. “Modbus RTU su TCP” è diverso da Modbus TCP!

Attenzione

Esistono convertitori di interfaccia più complessi che possono anche tradurre il protocollo Modbus stesso tra Modbus RTU e Modbus TCP!

Se questa funzione è attiva, evcc deve comunicare con il convertitore tramite Modbus TCP, mentre il convertitore comunica con il dispositivo seriale tramite Modbus RTU e traduce i due protocolli in entrambe le direzioni. In questo caso occorre prestare molta attenzione alle specifiche e alla configurazione del dispositivo, altrimenti la comunicazione potrebbe non funzionare!

Se usi un convertitore di interfaccia, i parametri del bus seriale si impostano solo sul convertitore. In evcc si configura quindi solo il tratto fino al convertitore.

Collegamento fisico

Collegamento seriale (RS485)

Se il dispositivo è collegato direttamente tramite un adattatore RS485 (Modbus RTU), occorre indicare device e i parametri di comunicazione seriale baudrate e comset in base alla configurazione del dispositivo. Consulta il relativo manuale d’uso, le schede tecniche o le impostazioni del sistema.

Nota

Su un bus seriale RS485 si possono far funzionare più dispositivi con parametri di comunicazione identici, se a ciascun dispositivo è assegnato un ID Modbus univoco. Se non tutti i dispositivi di un bus possono usare gli stessi parametri di comunicazione (ma con ID diversi), occorre suddividerli su più bus indipendenti.

Attenzione

Mescolare sullo stesso bus dispositivi con parametri di comunicazione seriale diversi non è possibile e porta a errori di comunicazione imprevedibili.

Ad esempio:

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

Collegamento di rete diretto

Se il dispositivo è collegato direttamente tramite una connessione di rete nativa (Modbus TCP), occorre indicare un uri composto da HOSTNAME:PORTA o IP:PORTA:

Ad esempio:

source: modbus
id: 1
uri: 192.168.0.11:502

Dispositivo seriale tramite connessione di rete (con convertitore di interfaccia)

Se un dispositivo seriale è collegato tramite un convertitore di interfaccia RS485-IP trasparente interposto (senza traduzione del protocollo), occorre indicare rtu: true, così il protocollo Modbus RTU viene usato anche sulla connessione TCP/IP.

Ad esempio:

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

Dispositivi predefiniti

I modelli di dispositivo predefiniti integrati (model) sono identici a quelli di 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

Qualsiasi model diverso da questi viene trattato come tipo di dispositivo SunSpec.

Con value si definisce il valore da leggere dal dispositivo. Tutti i valori supportati sono predefiniti in MBMD.

Nel caso di un inverter o contatore compatibile SunSpec, i valori da leggere si indicano nel formato model:[block:]point secondo la definizione SunSpec. Ad esempio, la potenza DC sulla seconda stringa di un inverter fotovoltaico trifase (corrispondente a SunSpec Model 103) si legge così: value: 103:2:W.

Il modello di dispositivo (model) e l’ID Modbus (id) sono sempre obbligatori:

Ad esempio:

source: modbus
---
model: sdm
value: Power
scale: -1 # fattore in virgola mobile applicato al risultato, ad es. per convertire kW in W

Inversione dei valori

Per i contatori MBMD, i valori di misura possono essere invertiti anteponendo al nome dell’alias un - (segno meno). È utile quando i contatori vengono usati in configurazioni o orientamenti di montaggio diversi e il segno dei valori di misura va adattato.

Misure supportate

L’inversione funziona per le seguenti misure MBMD:

• power: potenza totale
• currents: correnti per fase (array)
• powers: potenze per fase (array)

Sintassi

meters:
  - name: my-meter
    type: modbus
    model: sdm
    power: -Power # inverte il valore della potenza

Esempi

Potenza totale invertita

meters:
  - name: pv-meter
    type: modbus
    model: sdm
    power: -Power # la potenza viene invertita (ad es. +1000 W diventa -1000 W)

Potenze di fase invertite

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

Correnti invertite (singole fasi)

meters:
  - name: grid-meter
    type: modbus
    model: sdm
    power: Power
    currents:
      - -CurrentL1 # corrente fase 1 invertita
      - CurrentL2 # corrente fase 2 normale
      - -CurrentL3 # corrente fase 3 invertita

Casi d’uso

Contatori montati in modo errato: Se un sensore di corrente o un contatore è installato fisicamente nella direzione sbagliata, puoi correggere i valori via software.

Immissione in rete o consumo: Per i contatori dell’impianto fotovoltaico in cui la convenzione dei segni va invertita.

Orientamenti diversi dei trasformatori di corrente: Per installazioni multifase con trasformatori di corrente (TA) orientati in modo diverso.

Configurazione manuale

Se il dispositivo Modbus non è supportato direttamente o se si vogliono leggere o scrivere valori diversi da quelli dei modelli predefiniti, i registri Modbus possono essere configurati anche manualmente. A questo scopo, oltre alle impostazioni Modbus generali (vedi sopra), occorre definire un register al posto del value usato per i dispositivi predefiniti. Non è consentito indicare sia value sia register.

La definizione di un registro richiede i seguenti parametri:

• address: l’indirizzo del registro
• type: il tipo di registro. I tipi di lettura consentiti sono coil, input e holding, quelli di scrittura sono writeholding, writeholdings e writecoil
• decode: il tipo di codifica dei dati. Sono consentiti: int16|32|64, uint16|32|64, float32|64 and u|int32s + float32s. Per il tipo coil la codifica viene ignorata, ma deve comunque essere indicata. Per il tipo writecoil occorre indicare bool8.
• bitmask: opzionale. Il valore viene combinato in AND con il valore letto per estrarre singoli bit.

Altri parametri consentiti in una configurazione manuale sono:

• scale: numero in virgola mobile che può servire a convertire i valori letti (ad es. da W a kW o viceversa). Questo valore viene moltiplicato per il valore grezzo letto e decodificato.
• timeout: timeout Modbus. Senza unità il valore è in nanosecondi, altrimenti va indicata l’unità, ad es. 10s per 10 secondi.

Ad esempio:

source: modbus
---
register:
  address: 40070
  type: holding # coil, holding o input
  decode: int32 # int16|32|64, uint16|32|64, float32|64 e u|int32s + float32s
  bitmask: 2 # opzionale: maschera di bit applicata al valore letto. Qui la maschera è 0000000000000010b, ignorata se il valore è 0
scale: -1.0 # fattore in virgola mobile applicato al risultato, ad es. per convertire kW in W
timeout: 2s # timeout, senza unità in ns

Per le codifiche int32s/uint32s l’ordine delle word viene invertito (prima la word meno significativa), il che è utile per i dispositivi E3/DC.

Scrittura dei registri

Si possono scrivere sia gli holding register sia i coil. A questo scopo occorre indicare type: writeholding per gli holding register oppure type: writecoil per i coil. Per scrivere più registri (codice funzione 16) è disponibile il tipo writeholdings.

type: writeholding scrive sempre un registro a 16 bit (int o bool16). Per questo decode deve essere sempre uint16. type: writecoil scrive un coil. Per decode occorre indicare bool8.

Ad esempio:

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

Esempio completo

Ecco un esempio completo di caricabatterie definito dall’utente con interfaccia Modbus (qui un Phoenix EM-CP-PP-ETH con indirizzo IP 192.168.1.10):

Ad esempio:

chargers:
  - type: custom
    name: CustomCharger
    status:
      # legge lo stato del caricabatterie
      # A, B, C oppure F
      source: modbus
      id: 180
      uri: 192.168.1.10:502
      timeout: 3s
      register:
        address: 100
        type: input # legge un input register
        decode: int16
    enabled:
      # il caricabatterie è abilitato (1) o no (0)
      source: modbus
      id: 180
      uri: 192.168.1.10:502
      register:
        address: 400
        type: coil # legge un coil
        decode: bool16 # irrilevante ma obbligatorio
    enable:
      # abilita il caricabatterie
      source: modbus
      id: 180
      uri: 192.168.1.10:502
      register:
        address: 400
        type: writecoil # scrive un coil
        decode: bool8
    maxcurrent:
      # imposta la corrente massima
      source: modbus
      id: 180
      uri: 192.168.1.10:502
      register:
        address: 300
        type: writeholding # scrive un holding register
        decode: uint16