การผสานรวมมิเตอร์พลังงาน Modbus TCP: รีจิสเตอร์และการทดสอบ

การผสานรวมมิเตอร์พลังงาน Modbus TCP สำหรับการตรวจสอบในเครื่อง

Modbus TCP ช่วยให้แอปพลิเคชันในเครื่องสามารถอ่านค่าการวัดทางไฟฟ้าได้โดยตรงจากมิเตอร์พลังงาน Wi-Fi ของ IAMMETER

เหมาะสำหรับ:

• ระบบ PLC และ SCADA;
• Home Assistant และ Node-RED;
• ระบบจัดการพลังงาน (EMS) ในเครื่อง;
• ระบบจัดการอาคาร (BMS);
• การตรวจสอบและระบบอัตโนมัติแบบหนึ่งวินาที;
• แอปพลิเคชันที่ต้องทำงานโดยไม่ต้องใช้ IAMMETER-Cloud

IAMMETER energy meter
        │
        │ Wi-Fi / LAN
        │ Modbus TCP
        ▼
Home Assistant, Node-RED, PLC, SCADA or custom EMS

ไคลเอนต์เป็นผู้เริ่มต้นคำขอแต่ละครั้ง มิเตอร์จะส่งค่าจากรีจิสเตอร์สำหรับแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าแอคทีฟ พลังงานที่นำเข้า พลังงานที่ส่งออก ตัวประกอบกำลัง ความถี่ และค่าการวัดอื่นๆ ที่รองรับ

Modbus TCP เป็น อินเทอร์เฟซแบบสอบถามในเครื่อง (local polling interface) หากมิเตอร์ควรเผยแพร่ข้อมูลไปยัง broker ให้ใช้ MQTT หากควรอัปโหลดข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์ของลูกค้า ดูที่ รับข้อมูล IAMMETER บนเซิร์ฟเวอร์ของคุณเอง

1. ทำไมต้องใช้ Modbus TCP?

เมื่อเปรียบเทียบกับการสอบถามผ่านคลาวด์หรือการอัปโหลดข้อมูลตามช่วงเวลา Modbus TCP มีข้อดี:

• การเข้าถึงโดยตรงผ่านเครือข่ายในเครื่อง;
• ไม่ต้องพึ่งพา IAMMETER-Cloud สำหรับเส้นทางข้อมูล;
• อินเทอร์เฟซมาตรฐานที่ใช้รีจิสเตอร์;
• การสอบถามหนึ่งวินาทีสำหรับแอปพลิเคชันที่รองรับ;
• ค่ากำลังไฟฟ้าแอคทีฟแบบมีเครื่องหมายสำหรับการตรวจสอบพลังงานแบบสองทิศทาง;
• ความเข้ากันได้กับเครื่องมืออัตโนมัติและอุตสาหกรรมทั่วไป

การใช้งานทั่วไปได้แก่:

• การควบคุมโหลดจากกำลังไฟฟ้าจากกริดแบบเรียลไทม์;
• การอ่านค่าผลผลิตโซลาร์ การแลกเปลี่ยนกับกริด หรือโหลดในวงจรในเครื่อง;
• การเพิ่มมิเตอร์พลังงานใน Home Assistant;
• การรวบรวมค่าการวัดใน Node-RED;
• การผสานรวมข้อมูลไฟฟ้าเข้ากับ PLC, SCADA, EMS หรือ BMS

2. มิเตอร์ IAMMETER ที่รองรับ

มิเตอร์พลังงาน IAMMETER รุ่นปัจจุบันรองรับโหมด Home Assistant และการผสานรวมแบบโอเพนซอร์สที่มีให้ รวมถึง Modbus TCP รุ่นที่เลิกผลิตแล้ว WEM3162 ไม่ได้รวมอยู่ในคู่มือนี้

ความแตกต่างหลักระหว่างรุ่นคือจำนวนและวัตถุประสงค์ของช่องสัญญาณการวัด:

• มิเตอร์ช่องสัญญาณเดียวใช้บล็อกรีจิสเตอร์เฟส A;
• มิเตอร์สองช่องสัญญาณหรือสปลิตเฟสใช้บล็อกช่องสัญญาณที่เกี่ยวข้อง;
• มิเตอร์สามเฟสใช้บล็อกเฟส A, B และ C;
• มิเตอร์ที่รองรับอาจมีค่ารวมและค่าการวัดรีแอคทีฟเพิ่มเติม

ควรตรวจสอบค่าที่อ่านได้จากรีจิสเตอร์กับรุ่นและเฟิร์มแวร์ที่ใช้ในโครงการจริงเสมอ

WEM3046T และ WEM3046TE

WEM3046T และ WEM3046TE วัดเอาต์พุตทุติยภูมิ 5 A ของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าภายนอก

ดังนั้นค่ากระแสไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า และพลังงานในฝั่งปฐมภูมิต้องใช้อัตราส่วน CT ภายนอกที่เหมาะสม ข้อกำหนดในการปรับสเกลนี้เกิดจากการออกแบบอินพุต CT 5 A ของมิเตอร์ ไม่ใช่พฤติกรรมเฉพาะของ Modbus TCP หรือแพลตฟอร์ม

ควรจัดทำเอกสารและทดสอบการประมวลผลอัตราส่วน CT ทุกครั้งที่มีการผสานรวมรุ่นเหล่านี้

3. พารามิเตอร์การเชื่อมต่อ

ตัวอย่าง Modbus Poll อย่างเป็นทางการของ IAMMETER ใช้:

ใช้ที่อยู่ IP LAN ของมิเตอร์เป็นโฮสต์ การสงวนที่อยู่ในเราเตอร์สามารถป้องกันการผสานรวมที่เสียหายหลังจากการเปลี่ยนที่อยู่ DHCP

ค่าข้างต้นเป็นพารามิเตอร์ที่แสดงในตัวอย่างอย่างเป็นทางการ ควรยืนยันเฟิร์มแวร์และการกำหนดค่าไซต์จริงก่อนนำไปใช้งานในซอฟต์แวร์การผลิต

4. การทดสอบด่วนด้วย Modbus Poll

เพื่อยืนยันการเชื่อมต่อก่อนกำหนดค่าแพลตฟอร์มแบบสมบูรณ์:

1. เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และมิเตอร์ IAMMETER เข้ากับ LAN เดียวกัน;
2. ค้นหาที่อยู่ IP ในเครื่องของมิเตอร์;
3. สร้างการเชื่อมต่อ Modbus TCP/IP ไปยังพอร์ต 502;
4. ตั้งค่า Device ID เป็น 1;
5. เลือก Function Code 03;
6. ขอ holding registers เริ่มต้นที่ที่อยู่ 0;
7. เปรียบเทียบค่าดิบที่ได้รับกับกฎการปรับสเกลด้านล่าง

ภาพหน้าจอใช้อัตราการสแกนหน้าจอ 500 ms สำหรับการทดสอบ สำหรับการใช้งานปกติ เอกสารของ IAMMETER แนะนำให้สอบถามหนึ่งวินาทีแทนที่จะใช้การตั้งค่าอัตราที่เร็วที่สุดของไคลเอนต์เป็นช่วงเวลาการผลิตที่รองรับ

หากการเชื่อมต่อล้มเหลว ให้ตรวจสอบ:

• ว่ามิเตอร์และไคลเอนต์อยู่ในเครือข่ายที่สามารถเข้าถึงถึงกันได้;
• ที่อยู่ IP ของมิเตอร์;
• พอร์ต TCP 502 และกฎไฟร์วอลล์;
• Device ID และ function code;
• ว่าแอปพลิเคชันอื่นกำลังควบคุมขั้นตอนการสอบถามที่ต้องการอยู่แล้วหรือไม่;
• เวอร์ชันเฟิร์มแวร์ของมิเตอร์

5. ชนิดข้อมูลของรีจิสเตอร์และการปรับสเกล

IAMMETER ใช้ holding registers ขนาด 16 บิต

ค่า 16 บิต

แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ตัวประกอบกำลัง และความถี่ใช้หนึ่งรีจิสเตอร์:

ค่า 32 บิต

กำลังไฟฟ้าแอคทีฟ พลังงานสะสม และค่ารีแอคทีฟใช้สองรีจิสเตอร์ที่ต่อเนื่องกัน

ตัวอย่าง Modbus Poll อย่างเป็นทางการแสดงคำที่มีลำดับสูง 16 บิตก่อน รวมคำดังนี้:

raw32 = (register[n] << 16) | register[n + 1]

ตีความกำลังไฟฟ้าแอคทีฟและรีแอคทีฟเป็น signed 32-bit ตีความตัวนับพัลส์พลังงานสะสมเป็น unsigned 32-bit

กำลังไฟฟ้าแอคทีฟแบบมีเครื่องหมายช่วยให้การผสานรวมสามารถแยกแยะทิศทางกำลังไฟฟ้าที่แตกต่างกันได้ ควรยืนยันแบบแผนเครื่องหมายกับการวางแนว CT และการเดินสายของแอปพลิเคชันระหว่างการติดตั้ง

6. ผังรีจิสเตอร์ Modbus หลัก

ที่อยู่รีจิสเตอร์ด้านล่างเป็น offset ทศนิยม ไคลเอนต์ควรใช้ Function Code 03

เฟส A

เฟส B

เฟส C

ความถี่และค่ารวม

รีจิสเตอร์ค่ารวมมีความเกี่ยวข้องมากที่สุดกับมิเตอร์หลายช่องสัญญาณ สำหรับการผสานรวมช่องสัญญาณเดียว ให้ใช้ค่าเฟส A ที่เกี่ยวข้องและตรวจสอบค่ารวมที่ได้รับ

7. รีจิสเตอร์รีแอคทีฟเพิ่มเติม

รีจิสเตอร์รีแอคทีฟจะพร้อมใช้งานก็ต่อเมื่อการวัดค่ารีแอคทีฟได้รับการสนับสนุนและเปิดใช้งานโดยมิเตอร์และเฟิร์มแวร์ที่เกี่ยวข้อง

ไม่ควรสันนิษฐานว่าค่าเหล่านี้ทำงานอยู่ในการติดตั้งทุกครั้ง ควรยืนยันรุ่น เฟิร์มแวร์ และการตั้งค่าการวัดรีแอคทีฟ

8. รีจิสเตอร์ข้อมูลอุปกรณ์

ปฏิบัติต่อหมายเลขซีเรียลและตัวระบุอุปกรณ์อื่นๆ เป็นข้อมูลปฏิบัติการ หลีกเลี่ยงการเผยแพร่ค่าที่ยังไม่ได้ทำความสะอาดในภาพหน้าจอ ไฟล์บันทึก หรือตัวอย่างสาธารณะ

9. ตัวอย่างการผสานรวม

Home Assistant

Modbus TCP เป็นตัวเลือกของ IAMMETER สำหรับ Home Assistant สำหรับผู้ใช้ที่ต้องการการอ่านค่าในเครื่องที่รวดเร็วและระบบอัตโนมัติ

ใช้ คู่มือการผสานรวม IAMMETER Home Assistant เป็นจุดเริ่มต้นหลักสำหรับ HA โดยแยกการกำหนดค่าฝั่งมิเตอร์ออกจากการกำหนดค่า Home Assistant และเชื่อมโยงไปยังวิธีการใช้งาน Modbus ในปัจจุบัน

วิดีโอ:

• ผสานรวมมิเตอร์สามเฟส IAMMETER เข้ากับ Home Assistant ผ่าน Modbus TCP

Node-RED

Node-RED สามารถสอบถาม holding registers, ปรับค่าดิบให้เป็นมาตรฐาน และส่งต่อค่าการวัดไปยังโฟลว์อัตโนมัติ ฐานข้อมูล หรือแดชบอร์ด

• การผสานรวม IAMMETER Node-RED

PLC, SCADA, EMS และ BMS

สำหรับการผสานรวมทางอุตสาหกรรมหรือเชิงพาณิชย์:

• จัดทำเอกสารเวอร์ชันผังรีจิสเตอร์ที่ใช้;
• ใช้การแปลง signed/unsigned ที่ถูกต้อง;
• ตรวจสอบลำดับไบต์และลำดับคำ;
• ยืนยันการวางแนว CT และอัตราส่วน CT;
• กำหนดพฤติกรรมหมดเวลาและการลองใหม่;
• ตรวจสอบการสอบถามที่สำเร็จครั้งล่าสุด;
• หลีกเลี่ยงอัตราการสอบถามที่ไม่รองรับ;
• ทดสอบการขัดจังหวะเครือข่ายและการกู้คืน

ซอฟต์แวร์ที่กำหนดเอง

ไคลเอนต์ Modbus TCP ที่กำหนดเองควรแยก:

1. ตรรกะการเชื่อมต่อและการลองใหม่;
2. การอ่านรีจิสเตอร์;
3. การถอดรหัส 16 บิตและ 32 บิต;
4. การแมปรุ่นมิเตอร์และช่องสัญญาณ;
5. การปรับค่าอัตราส่วน CT เมื่อจำเป็น;
6. การจัดเก็บและตรรกะแอปพลิเคชัน

10. Modbus TCP หรืออินเทอร์เฟซ IAMMETER อื่น?

คู่มือที่เกี่ยวข้อง:

• IAMMETER Local APIs and Open Interfaces
• Open-Source Energy Monitoring Platforms
• พัฒนาระบบตรวจสอบพลังงานของคุณเอง
• ใช้ IAMMETER โดยไม่ต้องใช้อินเทอร์เน็ตหรือคลาวด์

11. เฟิร์มแวร์

Modbus TCP ไม่ใช่การอัปเกรดทดลองที่อธิบายโดยกระบวนการเผยแพร่ปี 2022 ดั้งเดิมอีกต่อไป สำหรับการติดตั้งปัจจุบัน ให้ใช้เฟิร์มแวร์ล่าสุดที่มีให้สำหรับรุ่นมิเตอร์:

• การเผยแพร่เฟิร์มแวร์และคำแนะนำการอัปเกรด IAMMETER

บันทึกเวอร์ชันเฟิร์มแวร์ที่ใช้เพื่อตรวจสอบผังรีจิสเตอร์และพฤติกรรมการสอบถาม

12. ข้อมูลการเผยแพร่รุ่นเก่า

บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกเมื่อมีการเพิ่มการรองรับ Modbus TCP ผ่านการอัปเกรดเฟิร์มแวร์

คำแนะนำเก่าอ้างถึงเฟิร์มแวร์ 75.68 เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการอัปเกรด และขอให้ผู้ใช้ขออัปเกรดผ่านระบบข้อเสนอแนะ กระบวนการดังกล่าวถูกเก็บไว้ที่นี่เป็นเพียงบริบททางประวัติศาสตร์ และไม่ควรใช้สำหรับการติดตั้งใหม่

แหล่งข้อมูลการเผยแพร่รุ่นเก่า:

• หัวข้อเฟิร์มแวร์ Modbus TCP รุ่นเก่า

อัปเดตล่าสุด: 16 กรกฎาคม 2026