Integrace měřiče energie Modbus TCP: Registry a testování
Integrace měřiče energie Modbus TCP pro lokální monitorování
Modbus TCP umožňuje místní aplikaci číst elektrické veličiny přímo z Wi-Fi měřiče energie IAMMETER.
Je vhodný pro:
- systémy PLC a SCADA;
- Home Assistant a Node-RED;
- lokální systémy řízení energie (EMS);
- systémy řízení budov (BMS);
- monitorování a automatizaci s periodou jedné sekundy;
- aplikace, které musí fungovat bez IAMMETER-Cloud.
IAMMETER energy meter
│
│ Wi-Fi / LAN
│ Modbus TCP
▼
Home Assistant, Node-RED, PLC, SCADA or custom EMS
Požadavek vždy iniciuje klient. Měřič vrací hodnoty registrů pro napětí, proud, činný výkon, importovanou energii, exportovanou energii, účiník, kmitočet a další podporované veličiny.
Modbus TCP je lokální dotazovací rozhraní. Má-li měřič publikovat data do brokeru, použijte MQTT. Má-li nahrávat data na zákaznický server, viz Příjem dat IAMMETER na vlastním serveru.
1. Proč používat Modbus TCP?
Ve srovnání s dotazováním přes cloud nebo pravidelným odesíláním dat měřičem poskytuje Modbus TCP:
- přímý přístup po lokální síti;
- nezávislost datové cesty na IAMMETER-Cloud;
- standardní rozhraní založené na registrech;
- dotazování s periodou jedné sekundy pro podporované aplikace;
- hodnoty činného výkonu se znaménkem pro obousměrné monitorování energie;
- kompatibilitu s běžnými automatizačními a průmyslovými nástroji.
Typické případy použití zahrnují:
- řízení zátěže podle okamžitého výkonu ze sítě;
- lokální čtení výroby z fotovoltaiky, výměny se sítí nebo zatížení obvodu;
- přidání měřiče energie do Home Assistant;
- sběr měření v Node-RED;
- integraci dat o elektřině do PLC, SCADA, EMS nebo BMS.
2. Podporované měřiče IAMMETER
Současné modely měřičů energie IAMMETER podporují dostupné režimy Home Assistant a otevřené integrace, včetně Modbus TCP. Ukončený model WEM3162 se v tomto návodu neuvažuje.
Hlavní rozdíl mezi modely spočívá v počtu a účelu měřicích kanálů:
- jednokanálové měřiče zpřístupňují blok registrů fáze A;
- dvoukanálové neboli split-phase měřiče používají příslušné bloky kanálů;
- třífázové měřiče zpřístupňují bloky fází A, B a C;
- podporované měřiče mohou také zpřístupňovat součtové hodnoty a volitelná měření jalových veličin.
Odpověď registrů vždy ověřte proti přesnému modelu a firmwaru použitému v projektu.
WEM3046T a WEM3046TE
WEM3046T a WEM3046TE měří sekundární výstup 5 A externího proudového transformátoru.
Hodnoty proudu, výkonu a energie na primární straně proto musí používat příslušný převod externího CT. Tento požadavek na přepočet je způsoben konstrukcí vstupu CT 5 A měřiče; nejedná se o chování specifické pro Modbus TCP ani pro konkrétní platformu.
Zpracování převodu CT zdokumentujte a otestujte všude, kde jsou tyto modely integrovány.
3. Parametry připojení
Oficiální příklad IAMMETER v programu Modbus Poll používá:
| Parametr | Příklad hodnoty |
|---|---|
| Connection | Modbus TCP/IP |
| Host | Lokální IP adresa měřiče |
| TCP port | 502 |
| Device / Unit ID | 1 |
| Function code | 03 — Read Holding Registers |
| Response timeout | 1000 ms v příkladu |
Jako hostitele použijte IP adresu měřiče v LAN. Rezervace adresy ve směrovači může zabránit přerušení integrace po změně adresy DHCP.
Výše uvedené hodnoty jsou parametry zobrazené v oficiálním příkladu. Před pevným zápisem do produkčního softwaru ověřte skutečný firmware a konfiguraci daného místa.
4. Rychlý test pomocí Modbus Poll
Pro ověření připojení před konfigurací kompletní platformy:
- připojte počítač a měřič IAMMETER ke stejné síti LAN;
- zjistěte lokální IP adresu měřiče;
- vytvořte připojení Modbus TCP/IP na port
502; - nastavte Device ID na
1; - vyberte Function Code
03; - vyžádejte holding registry počínaje adresou
0; - porovnejte vrácené surové hodnoty s níže uvedenými pravidly přepočtu.
Snímek obrazovky používá pro testování rychlost zobrazení 500 ms. Pro běžné použití doporučuje dokumentace IAMMETER dotazování s periodou jedné sekundy, nikoli považovat nejrychlejší nastavení klienta za podporovaný produkční interval.
Pokud připojení selže, zkontrolujte:
- že měřič a klient jsou ve stejné dosažitelné síti;
- IP adresu měřiče;
- TCP port 502 a pravidla firewallu;
- Device ID a funkční kód;
- zda jiná aplikace již neřídí zamýšlený pracovní postup dotazování;
- verzi firmwaru měřiče.
5. Datové typy registrů a přepočet
IAMMETER používá 16bitové holding registry.
16bitové hodnoty
Napětí, proud, účiník a kmitočet používají jeden registr:
| Měření | Typ hodnoty | Přepočet |
|---|---|---|
| Napětí | Unsigned 16-bit | V = raw / 100 |
| Proud | Unsigned 16-bit | A = raw / 100 |
| Účiník | Unsigned 16-bit | PF = raw / 1000 |
| Kmitočet | Unsigned 16-bit | Hz = raw / 100 |
32bitové hodnoty
Činný výkon, kumulovaná energie a jalové veličiny používají dva po sobě jdoucí registry.
Oficiální příklad v Modbus Poll zobrazuje nejprve 16bitové slovo vyššího řádu. Slova zkombinujte takto:
raw32 = (register[n] << 16) | register[n + 1]
Činný a jalový výkon interpretujte jako 32bitové hodnoty se znaménkem. Čítače pulzů kumulované energie interpretujte jako 32bitové hodnoty bez znaménka.
| Měření | Typ hodnoty | Přepočet |
|---|---|---|
| Činný výkon | Signed 32-bit | W = raw32 |
| Importovaná/dopředná energie | Unsigned 32-bit | kWh = raw32 / 800 |
| Exportovaná/zpětná energie | Unsigned 32-bit | kWh = raw32 / 800 |
| Jalový výkon | Signed 32-bit | var = raw32 |
| Indukční/kapacitní jalová energie | Unsigned 32-bit | kvarh = raw32 / 1000 |
Činný výkon se znaménkem umožňuje integraci rozlišit opačné směry toku výkonu. Konvenci znamének ověřte podle orientace CT a zapojení aplikace při uvádění do provozu.
6. Základní mapa registrů Modbus
Adresy registrů níže jsou desetinné offsety. Klient by měl používat Function Code 03.
Fáze A
| Adresa | Délka | Měření | Přepočet |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | Napětí | Unsigned, /100 V |
| 1 | 1 | Proud | Unsigned, /100 A |
| 2 | 2 | Činný výkon | Signed, W |
| 4 | 2 | Importovaná/dopředná energie | Unsigned, /800 kWh |
| 6 | 2 | Exportovaná/zpětná energie | Unsigned, /800 kWh |
| 8 | 1 | Účiník | Unsigned, /1000 |
| 9 | 1 | Identifikátor modelu v mapě starší verze | Nepoužívejte jako jediný zdroj aktuálního katalogu modelů |
Fáze B
| Adresa | Délka | Měření | Přepočet |
|---|---|---|---|
| 10 | 1 | Napětí | Unsigned, /100 V |
| 11 | 1 | Proud | Unsigned, /100 A |
| 12 | 2 | Činný výkon | Signed, W |
| 14 | 2 | Importovaná/dopředná energie | Unsigned, /800 kWh |
| 16 | 2 | Exportovaná/zpětná energie | Unsigned, /800 kWh |
| 18 | 1 | Účiník | Unsigned, /1000 |
| 19 | 1 | Rezervováno | Nepoužito |
Fáze C
| Adresa | Délka | Měření | Přepočet |
|---|---|---|---|
| 20 | 1 | Napětí | Unsigned, /100 V |
| 21 | 1 | Proud | Unsigned, /100 A |
| 22 | 2 | Činný výkon | Signed, W |
| 24 | 2 | Importovaná/dopředná energie | Unsigned, /800 kWh |
| 26 | 2 | Exportovaná/zpětná energie | Unsigned, /800 kWh |
| 28 | 1 | Účiník | Unsigned, /1000 |
| 29 | 1 | Rezervováno | Nepoužito |
Kmitočet a součtové hodnoty
| Adresa | Délka | Měření | Přepočet |
|---|---|---|---|
| 30 | 1 | Kmitočet | Unsigned, /100 Hz |
| 31 | 1 | Rezervováno | Nepoužito |
| 32 | 2 | Celkový činný výkon | Signed, W |
| 34 | 2 | Celková importovaná/dopředná energie | Unsigned, /800 kWh |
| 36 | 2 | Celková exportovaná/zpětná energie | Unsigned, /800 kWh |
Součtové registry jsou nejdůležitější pro vícekanálové měřiče. Pro jednokanálovou integraci použijte příslušné hodnoty fáze A a případně vrácené součtové hodnoty ověřte.
7. Volitelné jalové registry
Jalové registry jsou k dispozici pouze tehdy, když je měření jalových veličin podporováno a povoleno příslušným měřičem a firmwarem.
| Adresa | Délka | Měření | Přepočet |
|---|---|---|---|
| 38 | 2 | Jalový výkon fáze A | Signed, var |
| 40 | 2 | Indukční jalová energie fáze A | Unsigned, /1000 kvarh |
| 42 | 2 | Kapacitní jalová energie fáze A | Unsigned, /1000 kvarh |
| 44 | 2 | Jalový výkon fáze B | Signed, var |
| 46 | 2 | Indukční jalová energie fáze B | Unsigned, /1000 kvarh |
| 48 | 2 | Kapacitní jalová energie fáze B | Unsigned, /1000 kvarh |
| 50 | 2 | Jalový výkon fáze C | Signed, var |
| 52 | 2 | Indukční jalová energie fáze C | Unsigned, /1000 kvarh |
| 54 | 2 | Kapacitní jalová energie fáze C | Unsigned, /1000 kvarh |
Nepředpokládejte, že jsou tyto hodnoty aktivní v každé instalaci. Ověřte model, firmware a nastavení měření jalových veličin.
8. Registry s informacemi o zařízení
| Adresa | Délka | Popis |
|---|---|---|
| 56 | 8 | Sériové číslo zařízení |
| 64 | 1 | Doba běhu v sekundách |
Se sériovými čísly a dalšími identifikátory zařízení zacházejte jako s provozními daty. Nezveřejňujte neočištěné hodnoty na snímcích obrazovky, v logách ani ve veřejných příkladech.
9. Příklady integrace
Home Assistant
Modbus TCP je možnost IAMMETER pro Home Assistant pro uživatele, kteří potřebují rychlá lokální měření a automatizaci.
Jako hlavní vstup do HA použijte návod k integraci IAMMETER do Home Assistant. Odděluje konfiguraci měřiče od konfigurace Home Assistant a odkazuje na aktuální metody implementace Modbus.
Video:
Node-RED
Node-RED může dotazovat holding registry, normalizovat surové hodnoty a směrovat měření do automatizačních toků, databází nebo dashboardů.
PLC, SCADA, EMS a BMS
Pro průmyslovou nebo komerční integraci:
- zdokumentujte použitou verzi mapy registrů;
- aplikujte správný přepočet se znaménkem / bez znaménka;
- ověřte pořadí bajtů a slov;
- potvrďte orientaci CT a převod CT;
- definujte chování časového limitu a opakování;
- sledujte poslední úspěšné dotazování;
- vyhněte se nepodporovaným rychlostem dotazování;
- otestujte přerušení sítě a obnovení.
Vlastní software
Vlastní klient Modbus TCP by měl oddělit:
- logiku připojení a opakování;
- čtení registrů;
- dekódování 16bitových a 32bitových hodnot;
- mapování modelu měřiče a kanálů;
- normalizaci převodu CT tam, kde je vyžadována;
- ukládání a aplikační logiku.
10. Modbus TCP nebo jiné rozhraní IAMMETER?
| Požadavek | Doporučené rozhraní |
|---|---|
| Lokální dotazování s periodou jedné sekundy | Modbus TCP |
| Jednoduché získávání JSON po LAN | Local HTTP API |
| Publikování dat více příjemcům | MQTT |
| Nahrávání měřiče do zákaznické webové služby | HTTP/HTTPS |
| Nahrávání měřiče na vlastní socket server | TCP/TLS |
| Porovnání hotových platforem | Průvodce otevřenou integrací |
Související návody:
- Lokální API a otevřená rozhraní IAMMETER
- Open-source platformy pro monitorování energie
- Vyvíjejte vlastní systém monitorování energie
- Použití IAMMETER bez internetu nebo cloudu
11. Firmware
Modbus TCP již není experimentální upgrade popisovaný pouze původním procesem vydání z roku 2022. Pro aktuální instalaci použijte nejnovější firmware dostupný pro daný model měřiče:
Zaznamenejte verzi firmwaru použitou k ověření mapy registrů a chování dotazování.
12. Informace o starším vydání
Tento článek byl původně publikován v době, kdy byla podpora Modbus TCP zavedena prostřednictvím upgradu firmwaru.
Starší pokyny zmiňovaly firmware 75.68 jako předpoklad upgradu a žádaly uživatele, aby o upgrade požádali prostřednictvím systému zpětné vazby. Tento postup je zde zachován pouze jako historický kontext a pro novou instalaci by se neměl používat.
Původní zdroj vydání:
Poslední aktualizace: 16. července 2026
