12 Modbus / RS485 Adapter

Damit ein Wechselrichter wie beispielsweiseder SUN GTIL2 oder SoyoSource oder einer der MPI-Serie von MPP-Solar im Netzparallelbetrieb arbeiten und eine Null-Watt-Einspeisung umsetzen können muss eine Verbindung zwischen Wechselrichter und Stromsensor bestehen.

• Hybrid Wechselrichter MPI 10k mit 10000 Watt von MPP Solar Infinisolar
• Hybrid Wechselrichter MPI 5.5k mit 5500 Watt von MPP Solar Infinisolar

Manchmal kann oder möchte man keine zusätzlichen Kabelstrippen zwischen WR und Zählerschrank ziehen, hierfür gibt es die Möglichkeit das Modbus-Signal um zu wandeln. Ich habe drei Möglichkeiten ausprobiert und werde diese hier als Schritt-für-Schritt-Anleitung behandeln.

1. Modbus over Ethernet (= normales, kabelgebundenes Netzwerk)
2. Modbus over WiFi (= WLan)
3. Modbus over 433MHz (= Funk)

In allen drei Fällen braucht man zwei identische Adapter. Einen am Wechselrichter, der das Modbussignal umwandelt in z.B. Ethernet und über Netzwerkkabel überträgt zum Stromzähler. Dort dann einen zweiten Adapter, der das Netzwerksignal wieder zurückwandelt zu Modbus und weiter zum SDM630.

Achtung:

Es gibt unterschiedliche Module und Hersteller, die Adapter für Modbus / RS485 bauen.

Wichtig hierbei ist, dass diese eine bidirektionale Kommunikation erlauben.

Das bedeutet:  dass sie ein RS485-Signal umwandeln können in z.B. Ethernet, aber auch den anderen Weg also ein Ethernet-Signal umwandeln können in RS485.

Die günstigeren Adapter können das nämlich nicht, sie können idR immer nur einen Weg umwandeln und sind dazu da um z.B. ein Gerät mit Modbus per Ethernet am PC auszulesen, nicht aber um zwei Mosbus-Geräte miteinander zu verbinden. Hier also dringend aufpassen und im Zweifel genau die Beschreibung durchlesen oder den Hersteller anschreiben, ob das Gerät bidirektionale Kommunikation unterstützt oder nicht.

12.1 Modbus over Ethernet

Es gibt verschiedene Modbus -> Ethernet-Adapter, ich benutze diesen hier:   USR-TCP323-304

Einen Testbericht zu diesen Adaptern habe ich hier geschrieben -> Akkus & PV - RS485 Modbus zu RJ45 Ethernet / WiFi Adapter

Alternative für die Din-Hutschiene im Sicherungskasten: von Protoss  die gibt's in 4 Varianten:

• Protoss-PE11-M ist RS485 zu Ethernet,Power eingang 9V zu 48VDC
• Protoss-PE11-H ist RS485 zu Ethernet,Power eingang 100V to240VAC
• Protoss-PW11-M ist RS485 zu Wifi,Power eingang 9V zu 48VDC
• Protoss-PW11-H ist RS485 zu Wifi,Power eingang 100V to240VAC

Fast identisch zum USR-TCP323-304 ist noch der USR-TCP232-302 der anstatt der drei Schraubterminals für Einzel-Adern einen RS232 COM Steckeranschluss besitzt. Zwar habe ich den USR-TCP232-302 selbst noch nicht ausprobiert, aber ich gehe mal davon aus, dass Bedienung und Funktionsumfang ansonsten identisch sind.

Beide Adapter arbeiten auf dieselbe Weise

Downloads

Um einen Wechselrichter mit einem SDM630 per Ethernet Netzwerk zu verbinden benötigt man zwei dieser Adapter.

• das komplette Handbuch zum USR-TCP232-304 gibt es hier
  USR-TCP232-304-User-Manual_V1.0.3.01
   
• eine ausführliche Anleitung zur Verbindung wie wir sie benötigen hier  
  Transparent-transmission-between-USRIOT-Serial_to_Ethernet-products
   

 Hinweis:  die unten im nächsten Kapitel aufgeführte Schritt-für-Schritt-Anleitung ist etwas einfacher

mehrere RS485 / Modbus Geräte ins Netzwerk einbinden

Will man nun mehrere Modbus / RS485 Geräte über ein Netzwerkkabel laufen lassen geht das auch, dazu gibt es auch Geräte mit zwei RS485 Ports und sogar mit 4 Ports wie den HF5142 der wahlweise mit 4x RS232 / COM Port Steckverbindungen oder mit 4x RS485 Schraubterminals oder gemischt arbeitet und dann alles über ein einziges Netzwerkkabel schickt.

Da ich selbst aktuell nur den eingangs vorgestellten USR-TCP323-304 Adapter im Einsatz habe um den Wechselrichtervon Infinisolar / MPP Solar mit dem SDM630 Modbuszähler zu verbinden möchte ich hier nun genau das vorstellen:

USR-TCP323-304 einrichten

Vor der Verwendung müssen beide Adapter so eingestellt werden, dass sie sich im Netzwerk gegenseitig "finden" und miteinander kommunizieren können.

Da die Adapter keine Knöpfe haben geht das alles über PC, ohne zusätzliche App, über den Browser (Firefox, Chrome, egal was).

Dazu brauchst Du einen (Windows) PC mit Netzwerkanschluss und ein Netzwerkkabel.

1. verbinde PC und USR Adapter mittels Netzwerkkabel, der USR muss zudem mit dem Stromnetzteil verbunden sein

2. öffne den Browser, gib in die Adresszeile folgendes ein:   192.168.0.7

3. nun sollten Benutzername und Passwort abgefragt werden:  das ist beide Male   admin

4. dann sollte sich die Benutzeroberfläche des USR öffnen. Das Startbild ist immer die Status-Übersicht, hier kann man nichts einstellen

5. der zweite Punkt im Menü links "Local IP Config".

Hier müssen nun die Daten eingegeben werden, die zum eigenen Netzwerk passend sind.

• IP type:  "Static IP" belassen
• Static IP:  hier nun eine eindeutige IP-Adresse für den USR eingeben. Die ersten drei Blöcke sind der Adressbereich und der muss zum eigenen Netzwerk passen, die letzte Ziffer ist dann die eindeutige IP des Adapters und nach Belieben frei wählbar, die "7" dient hier nur als Beispiel. Hinweis:  Windows IP herausfinden
• Submask:   ist in der Regel immer 255.255.255.0
• Gateway:  hier kommt die IP-Adresse des eigenen Routers rein, in der Regel ist das 192.168.1.1   Hinweis:  Router IP herausfinden
• DNS Server:  ebenfalls die IP-Adresse des Routers eintragen

Das war nun die Einstellung, damit der USR Adapter sich mit dem Netzwerk verbinden kann. Auf Save klicken -> der Adapter muss dann neu starten

6. Menüpunkt "Serial Port". Hier wird nun eingestellt, dass die zwei Adapter korrekt miteinander kummunizieren.

Auf dem Screenshot ist die Standardeinstellung zu sehen, die nützt uns so garnichts

die Werte wie folgt eintragen:

• Baud Rate:   19200
• Data Size:  8
• Parity:  None
• Stop Bits:  1
• Local Port Number:  1100 (ist im Grunde aber frei wählbar)
• Remote Port Number:  1200 (ist ebenfalls frei wählbar)
• Work Mode:  UDP Client
• Remote Server Adresse: [eigener Netzwerk-Adressbereich] [IP des zweiten USR-Adapters, den Du gleich einstellen wirst] -> Erklärung weiter unten
• die unten gesetzten Häkchen bleiben so, wie sie sind

Erklärung:

• Adapter1 benötigt eine IP-Adresse sowie einen Port
• Adapter2 benötigt benötigt ebenfalls IP-Adresse sowie Port, wobei sich beides von Adapter1 unterscheiden muss
• Adapter1 muss IP und Port von Adapter2 kennen um mit ihm kommunizieren zu können, und umgekehrt auch
• "Local" bedeutet "eigene*r" und "Remote" bedeutet etwa soviel wie "der andere".

Beispiel:

• Adapter1 bekommt die IP 192.168.1.61 sowie den local Port 1100
• Adapter2 bekommt die IP 192.168.1.62 sowie den local Port 1200
• in Adapter1 muss als Remote Port eingetragen werden die 1200 und als Remote Server Addr die 192.168.1.62
• in Adapter2 muss als Remote Port eingetragen werden die 1100 und als Remote Server Addr die 192.168.1.61

Nachdem also die Werte in Adapter1 fertig eingestellt wurden diese am besten noch irgendwo notieren, dann auf "Save" klicken und den Adapter neu starten lassen.

7. Adapter vom Netzwerkkabel entfernen (der ist nun fertig eingerichtet) und das selbe Spiel Schritt 1 bis 4 mit dem zweiten USR Adapter machen.

Bei Schritt 5 dann eben die IP vergeben, die Du im Adapter 1 als "Remote Server Addr" eingegeben hast (in unserem Beispiel also die 192.168.1.62) und bei den "Serial Port" Parametern entsprechend IP und Portnummer des Adapter1 eintragen

Save -> Neustart -> fertig

Wenn alles korrekt eingestellt ist kannst Du fortan die beiden USR Adapter per Browser aufrufen durch Eingabe der neuen IP Adresse, sie müssen dazu auch nicht mehr direkt an den PC angeschlossen werden und das funktioniert auch über WLan sowie vom Smnartphone aus.

Kann:

kein Muss und tut auch nichts zur Funktion, aber zur Übersicht:  es ist sinnvoll, beide Adapter eindeutig zu benennen.

Unter "Misc Confid" kann man den Namen des Adaptersändern und ggf. auch das Passwort

Als Namensgebung benutze ich beispielsweise "USR-1-10k" was für Adapter1 steht, der am Wechselrichter hängt ("MPP Solar MPI 10k", ich habe zwei Wechselrichter, deswegen die 10k Unterscheidung)

sowie "USR-2-10k-SDM" was für Adapter2 steht, der zum MPI 10k gehört und am SDM hängt.

Das kann man dann auch so im Router einstellen, z.B. hier in der FritzBox

USR-TCP323-304 verkabeln

Wir haben nun zwei fertig eingerichtete USR Adapter. Welcher der beiden nun an den Wechselrichter kommt und welcher an den SDM630 ist egal.

1. am WR:  wie im Abschnitt 11 beschrieben brauchen wir ein Stück (Netzwerk-)Kabel mit RJ45 Stecker, dieses kommt in die Modbuskarte
2. am anderen Kabelende nun das blaue Kabel am USR Adapter in die "B" Anschlussklemme, das weiße Kabel an die "A" Anschlussklemme
3. dann ein Netzwerkkabel vom USR zum Router oder Switch
4. am SDM630:  ein Stück (Netzwerk-)Kabel zum Verbinden von USR Adapter und SDM630 wird benötigt. "A" am Adapter kommt auf "A" am SDM630 und "B" entsprechend auf "B"
5. auch diesen USR-Adapter mittels Netzwerkkabel verbinden mit Router oder Switch
6. Netzteil an beiden USRs einstecken -> fertig

Kontrolle:

Es gibt nun zwei Möglichkeiten um zu prüfen, ob die Verbindung zwischen Wechselrichter und SM630 erfolgreich ist

1. wie im Abschnitt 11 auch bereits beschrieben:

im Display des SDM630 erscheint dauerhaft (= nicht blinkend) ein Telefonhörer-Symbol

kein Symbol = keine Verbindung.

-> Kabelkontakte überprüfen, auf richtige Polung achten, Dip-Switchstellung an der Modbuskarte überprüfen

 2. die Benutzeroberfläche einer der beiden USRs aufrufen, mittels Browser und EIngabe der IP-Adresse.

Hier sollte auf der Startseite beim Status zu sehen sein, ob beide Adapter miteinander kommunizieren.

In der 4. Zeile bei "Remote IP/TX/RX-1" müssen Zahlen vor beiden "byte" stehen. Das eine steht für "gesendete Daten" das andere für "empfangene Daten"

Das gleiche gilt für die letzte Zeile bei "TX Count/RX Count"

Ist hier jeweils nur ein Feld ausgefüllt und bei dem anderen steht eine "0" dann sendet dieser Adapter zwar munter Daten ins Netzwerk, diese kommen aber nicht an, denn sonst würde der andere Adapter antworten.

 -> Kabelkontakte überprüfen, auf richtige Polung achten, Einstellungen weiter oben zu IP und Port-Nummern nochmal kontrollieren

Du findest unsere Beiträge hilfreich und möchtest uns unterstützen? Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten und zwar ganz ohne, dass es Dich etwas kostet (hier klicken)

12.2 Modbus over WiFi

Um zwei Geräte mit Modbus / RS485 über WLan zu verbinden brauchst Du

• ein vorhandenes, bestehendes WLan-Netz
• zwei WLan-Adapter wie z.B. den USR-WIFI232-604 (der USR-WIFI232-610 hat zusätzlich zu WLan auch noch Ethernet, der USR-WIFI232-600 ist der Nachfolger)

per Wifi gibt es auch Adapter mit zwei RS485 Eingängen (HF2221) und sogar mit 8 RS485 Eingängen, den HF6208

Auch hier sind Benutzeroberfläche und Einrichtung ähnlich wie oben bereits beschrieben.

Bezugsquellen findest Du im Testbericht -> Akkus & PV - RS485 Modbus zu RJ45 Ethernet / WiFi Adapter

Zu beachten

ist hier, dass zur Nutzung dieser WLan Adapter keine 1:1 Verbindung aufgebaut werden kann sondern immer ein bestehendes WLan-Netz (idR über einen WLan Router) bestehen muss und sich dann beide Adapter, also der Sender am Zähler und der Empfänger am Wechselrichter, mit diesem WLan-Netz verbinden müssen.

Kein Empfang zum Router = keine Verbindung zwischen Zähler und Wechselrichter

12.3 Modbus over 433MHz

Dort, wo es kein bestehendes WLan-Netz gibt oder der Empfang nicht ausreicht bietet es sich an, zwei Modbus-Adapter einzusetzen, die mittels Funk direkt miteinander kommuniziert.

Hierzu nutze ich erfolgreich den SV613 von NiceRF

Das Set wie oben auf dem Bild mit

• Antennen (gibt es auch "nackt")
• USB-Adapter zum Programmieren der Funkmodule

• NiceRF v611 (100mW, ohne Gehäuse)
• NiceRF v613 (100mW, mit Gehäuse)
• NiceRF v651 (500mW, ohne Gehäuse)

technische Details zum NiceRF SV613

• 433/470/868/915 MHz (frei einstellbar 240-930 MHZ)
• per Software frei konfigurierbar
• 40 Kanäle wählbar
• Eingangssignale: TTL / RS232 / RS485
• Bi-directional & Halb duplex
• Empfindlichkeit: -121 dBm
• Max Sendeleistung:  100 mW /+ 20dB
• Arbeits Spannung: 3,3 ~ 7,0 V
• Arbeits Temperatur: -40 ~ + 85 °C

Funk Adapter einstellen

Den USB-Adapter kann man mittels Jumper umstecken entweder auf Programmiermodus oder Sende-/ Empfangsmodus

Zum Einstellen benötigen wir den Programmiermodus, also Jumper aufgesteckt lassen und ab damit an den PC (weiter unten gibt es als Download den USB-Treiber samt dazugehöriger Software).

Um einen Infinisolar / MPP Solar Wechselrichter mittels Modbuskarte mit einem SDM630 Zähler zu verbinden dann in der Software die selben Daten eingeben, wie oben bereits beschrieben, also

• Baud Rate:   19200
• Data Size:  8
• Parity:  None
• Stop Bits:  1

In meinem Anwendungsfall habe ich allerdings einen anderen Wechselrichter mit diesem Funk-Adapter in Benutzung und zwar den Soyo Source 1.200W Grid tie inverter with limiter von hier -> 19 Wechselrichter, Inverter

Der Wechselrichter hat eine Strom-Messklemme als Limiter.

Diese Messklemme wird zum Glück nicht direkt an den Soyo Source Wechselrichter angesteckt sondern an die kleine, weiße Limiter-Box.

Die Box zeigt dann auf dem Display nochmal separat den gemessenen Verbrauch an und ist dann mittels ca. 1m langem Verbindungskabel an den Wechselrichter angeschlossen.

Diese Verbindung zwischen Limiter-Box und Wechselrichter ist eine RS485 / Modbus Verbindung, sodass wir genau hier ansetzen können und einen der o.g. Adapter verwenden können.

Bei der PV-Anlage im Gartenhaus von Heidi -> Heidi-PV

habe ich den Soyo Source 1200W Wechselrichter samt SV613 Funkmodul eingebaut, um die 60m Entfernung + 2 gemauerte Wände zwischen Gartenhaus und Zählerkasten im Keller zu überbrücken, s. auch hier:

• KW13 - Heidi-PV & Winter-PV
• KW20 - Steinbruch, Chia & Heidi-PV

und auch als Video eine Vorstellung der Anlage samt Anschluss und Funktionsprinziep

Downloads

• Seite des Herstellers inkl. Downloadlinks (teilweise wird ein Passwort verlangt, dieses ist nicerf )
• falls die Seite mal offline sein sollte hier als Downloadpaket der Windows USB-Treiber, Handbuch und Software zum Programmieren
  NiceRF_SV612
   

Programmierung

Keine Angst, Du brauchst keinerlei Programmierkenntnisse, um die Funkmodule einzustellen sondern lediglich

• den USB-Treiber samt Software aus dem Downloadlink weiter oben
• USB-Adapter für den PC
• die nachfolgende Mini-Anleitung

los geht's:

1. Treiber installieren
2. USB-Adapter mit dem ersten SV612 Modul verbinden (welches ist egal, beide werden exakt gleich eingestellt)
3. überprüfen, ob der Jumper auf dem USB-Adapter auch so eingesteckt ist, dass er sich im "Programmiermodus" befindet (s. Bild weiter oben)
4. USB-Adapter in den PC stecken
5. beiliegende Software aufrufen
6. rechts oben nacheinander die unterschiednlcieh COM-Ports ausprobieren (meist Nr. 1 oder 3) und auf "Open" klicken -> kurz warten -> wenn ganz unten links dann "Device found" steht dann ist es der richtige COM-Port und es besteht nun eine Verbindung zum SV612 Funkadapter
7. die "NET Parameters" auf Standard belassen
8. bei "Serial Parameters" genau das einstellen wie auf dem Bild, also Baud Rate = 4800 / Data bit = 8 / Stop = 1 / Parity = None
9. "RF Parameters" ebenfalls einstellen wie auf dem Bild wobei bei "Power" die "7" gleichbedeutend ist mit 100% Sendeleistung und diese wenn möglich soweit reduziert werden sollte, so dass die Verbindung eben gerade so noch stabil funktioniert. Erklärung dazu wieso s. Punkt weiter unten
10. speichern mit "SET" und fertig
11. das Ganze dann mit dem zweiten Funk-Modul wiederholen

Anschluss

Die SV612 Adapter haben im Set beigefügt auch zwei Stecker mit Kabel. DIe Belegung ist recht eindeutig auf den Adaptern aufgedruckt, hier nochmal als Übersicht:

das bedeutet:
1 = Stromversorgung des Adapters Pluspol (3,3 - 7,0V) -> ich habe hierzu ein altes Steckdosennetzteil mit 5V genommen, es geht auch jedes Handynetzteil / USB-Netzteil

2 = Stromversorgung des Adapters Minus

3 = TXD (= Modbus / RS485 Kommunikation)

4 = RXD (= Modbus / RS485 Kommunikation)

5 + 6 = benötigen wir nicht, wird benutzt um den Adapter zu programmieren. Das machen wir mittels beigefügtem USB-Adapter

Zum Anschluss der beiden Funkmodule eines davon an die Limiter-Box anschließen, und zwar an das Schraubterminal rechts unten.

Achtung:

Das die neue Limiter-Box wie im Bild oben hat den RS485 Anschluss rechts unten, die alte Box links unten. Beide sind aber gut erkennbar gekennzeichnet

Das zweite Funkmodul entsprechend am Wechselrichter an das Terminal rechts unten anstecken.

Verbindungskontrolle

Modbus / RS485 ist bisweilen etwas zickig, was Plus und Minus angeht.

Zwar sind alle Leitungsanschlüsse mit + und - gekennzeichnet, trotzdem kann es vorkommen, dass etwas nicht passt.

Bei den SV612 Funkmodulen kann man leicht erkennen, ob sie richtig verkabelt sind.

1. ist das Sendemodul = an der Limiter-Box korrekt angeschlossen dann blinkt die Kontroll-LED am Funkmodul im Sekundentakt Rot, das bedeutet, es werden Daten vom RS485-Anschluss empfangen und per Funk gesendet. Blinkt diese LED nicht dann einfach mal das Kabel zur Limiter-Box verpolen
2. das Empfangsmodul = am Wechselrichter hat eine Verbindung zum Sendemodul aufgebaut, wenn die Kontroll-LED im Sekundentakt blau blinkt, d.h. es werden Daten empfangen. Wenn die LED nicht blinkt ist entweder die Entfernung zu weit oder das Sendemodul sendet nichts
3. die Daten kommen korrekt am Wechselrichter an, wenn man auf dem Display dieselbe Watt-ANzeige sieht wie auf dem kleinen Display der Limiterbox. Beide Werte sollten sich im Sekundentakt aktualisieren

Sendeleistung

Was noch erwähnt werden muss ist, dass das SV612 Funkmodul mit einer Sendeleistung von 100mW arbeitet, was über dem üblicherweise in Deutschland erlaubten Wert liegt.

Die erlaubte Sendeleistung bei Kurzwellengeräten also auch 433 MHz und 868 MHz liegt bei 10mW ->Typische Sendeausgangsleistungen @ Wikipedia

Deshalb bitte die Sendeleistung nicht einfach auf Maximum belassen sondern soweit nach unten korrigieren, dass eine Verbindung gerade noch funktioniert

Falls die 100mW noch immer nicht ausreichen sollten, z.B. bei sehr langen Distanzen über Felder gibt es auch noch ein ähnliches Funkmodul mit 500mW, das

NiceRF SV651

Das 2er Set kostet um 42€ inkl. Versand und gibt es z.B. hier -> NiceRF 2 teile/los 433MHz RS232 Interface wireless transceiver modul kit SV652 mit antennen und usb brücke bord

Aber Bitte:  wirklich nur benutzen, wenn das SV612 nicht ausreichen sollte. Bei mir reicht das "kleine" schon locker aus für 60m Luftlinie + 2 gemauerte Wände.

Und zusätzlich kann man hier auch noch immer stärkere Antennen verwenden.

Standardmäßig sind nur zwei popelige 3dBi Antennen verbaut, diese kann man auch noch ersetzen gegen welche mit 6dBi, 12dBi oder sogar 18dBi und so die Empfangsleistung um ein Vielfaches verbessern, ohne die Sendeleistung zu erhöhen.

Hier z.B. ein 2er Set mit 12dBi Verstärkung für um 7€

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