FEMS App Modbus/TCP Lese- und Schreibzugriff
Diese Anleitung dient der Beschreibung der FEMS App Modbus/TCP. Zunächst werden Grundlagen zum Protokoll beschrieben. Anschließend wird die Funktionsweise der App erklärt.
Grundlagen Modbus/TCP
Das Modbus-Protokoll ist ein Kommunikationsprotokoll, das auf einer Client/Server-Architektur basiert. Es wurde 1979 von Gould-Modicon für die Kommunikation mit seinen speicherprogrammierbaren Steuerungen ins Leben gerufen. In der Industrie hat sich der Modbus zu einem De-facto-Standard entwickelt, da es sich um ein offenes Protokoll handelt. Seit 2007 ist die Version Modbus TCP Teil der Norm IEC 61158.
Mittels Modbus können ein Client (z. B. ein PC/EMS) und mehrere Server (z. B. Mess- und Regelsysteme, Batteriespeicher, PV-Anlage, Ladestation E-Auto) verbunden werden. Es gibt zwei Versionen: Eine für die serielle Schnittstelle (EIA-232 und EIA-485) und eine für Ethernet. In dieser Anleitung wird die Version für Ethernet beschrieben. Hierbei werden TCP/IP-Pakete verwendet, um die Daten zu übermitteln.
Lese- und Schreibzugriffe sind auf folgende Objekttypen möglich:
Objekttyp |
Zugriff |
Größe |
Funktionscode |
Einzelner Ein-/Ausgang „Coil“ |
Lesen & Schreiben |
1-bit |
01 / 05 / 15 |
Einzelner Eingang „Discrete Input“ |
nur Lesen |
1-bit |
02 |
(analoge) Eingänge „Input Register“ |
nur Lesen |
16-bits |
04 |
(analoge) Ein-/Ausgänge „Holding Register“ |
Lesen & Schreiben |
16-bits |
03 / 06 / 16 |
Lesezugriff
|
Die Modbus-Schnittstelle ist folgendermaßen konfiguriert:
Geräteadresse |
IP-Adresse des FEMS (z.B. 192.168.0.20) |
Port |
502 |
Unit-ID |
1 |
Function-Codes |
03 (Read Holding Registers) |
04 (Read Input Registers) |
Die Schnittstelle ermöglicht standardmäßig Zugriff auf die Kanäle der Komponente _sum. Der Zugriff auf weitere Komponenten wird projektspezifisch freigegeben – um z. B. ansteuerbare Stromspeichersysteme oder Ladesäulen über die Schnittstelle freizugeben.
Modbus-Tabelle
Die individuelle Modbus-Tabelle für Ihr System können Sie bequem über das Online-Monitoring als Excel-Datei wie folgt herunterladen:
Die wichtigsten Datenpunkte finden Sie auch hier in der Schnellübersicht:
Address (Adresse) |
Name (Name) |
Type (Typ) |
Value/Description (Wert/Beschreibung) |
Unit (Einheit) |
Access (Zugang) |
Header |
|||||
0 |
Hash of "OpenEMS" |
uint16 |
0x6201 |
RO |
|
1 |
Length of block "_meta" |
uint16 |
199 |
RO |
|
2 |
OpenEMS Version Major |
uint16 |
2020 |
RO |
|
3 |
OpenEMS Version Minor |
uint16 |
26 |
RO |
|
4 |
OpenEMS Version Patch |
uint16 |
1 |
RO |
|
5 |
Manufacturer |
string16 |
FENECON GmbH |
RO |
|
21 |
Manufacturer Model |
string16 |
OpenEMS |
RO |
|
37 |
Manufacturer Options |
string16 |
RO |
||
53 |
Manufacturer Version |
string16 |
RO |
||
69 |
Manufacturer Serial Number |
string16 |
RO |
||
85 |
Manufacturer EMS Serial Number |
string16 |
RO |
||
Sum |
|||||
200 |
Component-ID |
string16 |
_sum |
RO |
|
216 |
Length of block "_sum" |
uint16 |
300 |
RO |
|
220 |
Hash of "OpenemsComponent" |
uint16 |
0xb3dc |
RO |
|
221 |
Length of block "OpenemsComponent" |
uint16 |
80 |
RO |
|
222 |
_sum/State |
enum16 |
0:Ok, 1:Info, 2:Warning, 3:Fault |
RO |
|
300 |
Hash of "Sum" |
uint16 |
0x462b |
RO |
|
301 |
Length of block "Sum" |
uint16 |
220 |
RO |
|
302 |
_sum/EssSoc |
uint16 |
Percent [%] |
RO |
|
303 |
_sum/EssActivePower |
float32 |
AC-side power of Energy Storage System. Includes excess DC-PV production for hybrid inverters. Negative values for charge; positive for discharge |
Watt [W] |
RO |
305 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
307 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
309 |
_sum/EssReactivePower |
float32 |
VoltAmpereReactive [var] |
RO |
|
311 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
313 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
315 |
_sum/GridActivePower |
float32 |
Grid exchange power. Negative values for sell-to-grid; positive for buy-from-grid |
Watt [W] |
RO |
317 |
_sum/GridMinActivePower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
319 |
_sum/GridMaxActivePower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
321 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
323 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
325 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
327 |
_sum/ProductionActivePower |
float32 |
Total production; always positive |
Watt [W] |
RO |
329 |
_sum/ProductionMaxActivePower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
331 |
_sum/ProductionAcActivePower |
float32 |
Production from AC source |
Watt [W] |
RO |
333 |
_sum/ProductionMaxAcActivePower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
335 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
337 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
339 |
_sum/ProductionDcActualPower |
float32 |
Production from DC source |
Watt [W] |
RO |
341 |
_sum/ProductionMaxDcActualPower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
343 |
_sum/ConsumptionActivePower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
345 |
_sum/ConsumptionMaxActivePower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
347 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
349 |
Reserved |
float32 |
RO |
||
351 |
_sum/EssActiveChargeEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
355 |
_sum/EssActiveDischargeEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
359 |
_sum/GridBuyActiveEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
363 |
_sum/GridSellActiveEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
367 |
_sum/ProductionActiveEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
371 |
_sum/ProductionAcActiveEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
375 |
_sum/ProductionDcActiveEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
379 |
_sum/ConsumptionActiveEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
383 |
_sum/EssDcChargeEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
387 |
_sum/EssDcDischargeEnergy |
float64 |
WattHours [Wh] |
RO |
|
391 |
_sum/EssActivePowerL1 |
float32 |
AC-side power of Energy Storage System on phase L1. Includes excess DC-PV production for hybrid inverters. Negative values for charge; positive for discharge |
Watt [W] |
RO |
393 |
_sum/EssActivePowerL2 |
float32 |
AC-side power of Energy Storage System on phase L2. Includes excess DC-PV production for hybrid inverters. Negative values for charge; positive for discharge |
Watt [W] |
RO |
395 |
_sum/EssActivePowerL3 |
float32 |
AC-side power of Energy Storage System on phase L3. Includes excess DC-PV production for hybrid inverters. Negative values for charge; positive for discharge |
Watt [W] |
RO |
397 |
_sum/GridActivePowerL1 |
float32 |
Grid exchange power on phase L1. Negative values for sell-to-grid; positive for buy-from-grid |
Watt [W] |
RO |
399 |
_sum/GridActivePowerL2 |
float32 |
Grid exchange power on phase L2. Negative values for sell-to-grid; positive for buy-from-grid |
Watt [W] |
RO |
401 |
_sum/GridActivePowerL3 |
float32 |
Grid exchange power on phase L3. Negative values for sell-to-grid; positive for buy-from-grid |
Watt [W] |
RO |
403 |
_sum/ProductionAcActivePowerL1 |
float32 |
Production from AC source on phase L1 |
Watt [W] |
RO |
405 |
_sum/ProductionAcActivePowerL2 |
float32 |
Production from AC source on phase L2 |
Watt [W] |
RO |
407 |
_sum/ProductionAcActivePowerL3 |
float32 |
Production from AC source on phase L3 |
Watt [W] |
RO |
409 |
_sum/ConsumptionActivePowerL1 |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
411 |
_sum/ConsumptionActivePowerL2 |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
413 |
_sum/ConsumptionActivePowerL3 |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
415 |
_sum/EssDischargePower |
float32 |
Actual AC-side battery discharge power of Energy Storage System. Negative values for charge; positive for discharge |
Watt [W] |
RO |
417 |
_sum/GridMode |
enum16 |
1:On-Grid, 2:Off-Grid |
RO |
|
ess0 |
|||||
500 |
Component-ID |
string16 |
ess0 |
RO |
|
516 |
Length of block "ess0" |
uint16 |
580 |
RO |
|
520 |
Hash of "OpenemsComponent" |
uint16 |
0xb3dc |
RO |
|
521 |
Length of block "OpenemsComponent" |
uint16 |
80 |
RO |
|
522 |
ess0/State |
enum16 |
0:Ok, 1:Info, 2:Warning, 3:Fault |
RO |
|
600 |
Hash of "SymmetricEss" |
uint16 |
0x42ee |
RO |
|
601 |
Length of block "SymmetricEss" |
uint16 |
100 |
RO |
|
602 |
ess0/Soc |
uint16 |
Percent [%] |
RO |
|
603 |
ess0/GridMode |
enum16 |
1:On-Grid, 2:Off-Grid |
RO |
|
604 |
ess0/ActivePower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
700 |
Hash of "ManagedSymmetricEss" |
uint16 |
0xa3ed |
RO |
|
701 |
Length of block "ManagedSymmetricEss" |
uint16 |
100 |
RO |
|
702 |
ess0/AllowedChargePower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
704 |
ess0/AllowedDischargePower |
float32 |
Watt [W] |
RO |
|
706 |
ess0/SetActivePowerEquals |
float32 |
Watt [W] |
WO |
|
708 |
ess0/SetReactivePowerEquals |
float32 |
VoltAmpereReactive [var] |
WO |
|
710 |
ess0/SetActivePowerLessOrEquals |
float32 |
Watt [W] |
WO |
|
712 |
ess0/SetReactivePowerLessOrEquals |
float32 |
VoltAmpere [VA] |
WO |
|
714 |
ess0/SetActivePowerGreaterOrEquals |
float32 |
Watt [W] |
WO |
|
716 |
ess0/SetReactivePowerGreaterOrEquals |
float32 |
Watt [W] |
WO |
|
800 |
Hash of "EssSymmetric" |
uint16 |
0x1352 |
RO |
|
801 |
Length of block "EssSymmetric" |
uint16 |
300 |
RO |
Beispiel 1: Lesezugriff Batterieladezustand mit QModMaster
Im Folgenden soll der Lesezugriff auf den Ladezustand (SoC) der Batterie mittels des kostenlosen Tools QModMaster exemplarisch gezeigt werden.
Das Tool kann unter folgendem Link heruntergeladen werden:
Online: https://sourceforge.net/projects/qmodmaster/
Der Wert des Ladezustands ist wie folgt hinterlegt (s. oben):
Address |
Name |
Type |
Value/Description |
Unit |
Access |
302 |
_sum/EssSoc |
uint16 |
Percent [%] |
RO |
Standardmäßig wird in QModbusMaster die Base Address auf 1 gesetzt. Dieser Wert ist auf 0 zu ändern. Anderenfalls sind die Registeradressen aus dem Anlagenprofil um 1 verschoben.
Unter Modbus TCP Settings müssen Slave IP und TCP Port richtig konfiguriert sein.
Da es sich um einen unit16 handelt, muss ein 16-bit Wort, also ein Register, ausgelesen werden. Nach Setzen der Werte auf den Menüpunkt "Read/Write" klicken. Der gelesene Wert erscheint unten.
Der Abgleich mit dem FEMS Live-Monitoring bestätigt die Korrektheit des gelesenen Wertes.
Die Durchführung anderer Leseoperationen erfolgt analog.
Beispiel 2: Lesezugriff Speicherbeladung/Speicherentladung bei Hybrid Systemen und DC-PV mit QModMaster
Im Folgenden soll der Wert der Speicherbe- bzw. -entladung eines FENECON Pro Hybrid 10 mit DC-PV berechnet werden.
| Das folgende Beispiel ist für alle FENECON Speichersysteme mit Hybrid Wechselrichter (und DC-PV) gültig |
Hierzu ist das folgende Register notwendig:
Address |
Name |
Type |
Value/Description |
Unit |
Access |
415 |
_sum/EssDischargePower |
float32 |
Actual AC-side battery discharge power of Energy Storage System. Negative values for charge; positive for discharge |
Watt [W] |
RO |
Register 415 liefert den Wert der Be- bzw. Entladung des Speichers.
Alternativ kann die Speicherbe- bzw. -entladung auch manuell wie folgt errechnet werden:
Address |
Name |
Type |
Value/Description |
Unit |
Access |
303 |
_sum/EssActivePower |
float32 |
AC-side power of Energy Storage System. Includes excess DC-PV production for hybrid inverters. Negative values for charge; positive for discharge |
Watt [W] |
RO |
339 |
_sum/ProductionDcActualPower |
float32 |
Production from DC source |
Watt [W] |
RO |
Register 303 liefert die AC-Leistung des Batteriewechselrichters. Diese enthält auch die Leistung der in AC umgewandelten DC-PV Leistung.
Register 339 liefert die reine DC-Leistung der PV-Produktion.
Der Wert der Speicherbe- bzw. -entladung berechnet sich anschließend durch die Differenz der Register 303 und 339
Zur Veranschaulichung folgendes theoretisches Beispiel:
10 kW [_sum/ProductionDcActualPower][339]
6 kW [_sum/EssActivePower][303]
Speicherbeladung/Speicherentladung: Register 303 - Register 339 = 6 kW - 10 kW = -4 kW (negativer Wert für Speicherbeladung)
Mittels QModMaster läuft die Berechnung wie folgt:
Die DC-seitige Produktion beträgt hier ca. 2,2 kW
Die AC-Entladung beträgt hier ca. 0,91 kW
Wie im theoretischen Beispiel oben errechnet sich die Speicherbe- bzw. -entladung durch Differenz der Register 303 und 339:
Register 303 - Register 339 = 0,91 kW - 2,2 kW = -1,29 kW (negativer Wert für Speicherbeladung)
Schreibzugriff
|
Die Modbus-Schnittstelle ist folgendermaßen konfiguriert:
Geräteadresse |
IP-Adresse des FEMS (z.B. 192.168.0.20) |
Port |
502 |
Unit-ID |
1 |
Function-Codes |
03 (Read Holding Registers) |
04 (Read Input Registers) |
|
06 (Write Single Holding Register) |
|
16 (Write Multiple Holding Registers) |
Beispiel 2: Schreibzugriff auf EssActivePower mit QModMaster
Im Folgenden soll der Schreibzugriff für das Setzen der EssActivePower mittels des kostenlosen Tools QModMaster exemplarisch gezeigt werden. Hierdurch kann die Funktion des Controller Fix Active Power Symmetric simuliert werden.
Der Wert ist wie folgt hinterlegt (s. oben):
Address |
Name |
Type |
Value/Description |
Unit |
Access |
706 |
ess0/SetActivePowerEquals |
float32 |
Watt [W] |
WO |
|
Da es sich um einen float32 handelt, müssen zwei 16-bit Wörter, also zwei Register, geschrieben werden. In diesem Beispiel soll der Speicher mit 4000 (4E+03) Watt entladen werden. Der Wert kann direkt als Dezimalzahl in das Register eingegeben werden, wobei das Data Format Float zu wählen ist. Nach Setzen des Wertes auf den Menüpunkt "Read/Write" klicken, um die Schreiboperation durchzuführen.
Der Abgleich mit dem FEMS Live-Monitoring bestätigt die Korrektheit des geschriebenen Wertes.
|
Die Durchführung anderer Schreiboperationen erfolgt analog.