Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zähler auslesen, Daten auswerten, Verbraucher steuern


von Carsten K. (carsten_k403)


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Hallo zusammen.

Ich denke, dass ich zuerst etwas über mich schreiben sollte.
Ich bin Elektrotechniker-Meister, kann nicht programmieren, kann nicht 
SMD-Löten, aber ich kann mit Kleinsteuerungen (Siemens Logo) umgehen.

Mein Netzbetreiber verbaut aktuell Itron-Zähler des Typs 
3.HZ-BC-H4-A1-12
Link zum Datenblatt: 
https://www.itron.com/-/media/feature/products/documents/brochure/openway3hzelow3hz--de--0117kl.pdf

Ich suche nun für mich und andere Kunden nach einer Lösung, die 
Verbraucher zur Eigenverbrauchsoptimierung in Verbindung mit PV-Anlagen 
ansteuert.

Von sogenannten "Smart-Home" Systemen bin ich wenig angetan. Klar: 
Verkaufe einen Loxone Server, verbaue proprietäre Leseköpfe, proprietäre 
Aktoren, werde glücklich - und arm. Und wenn Kollege "billiger ist 
besser" den kleinstmöglichen Zählerschrank schon komplett zugebaut hat, 
dann wird es sowieso schwer.

Das muss doch einfacher gehen, oder?

Meine Grundidee: Müsste der Zähler nicht die Momentanleistung mit 
genügend schneller Aktualisierungsrate zur Verfügung stellen?
Könnte ich dann nicht ohne weitere "Smartmeter" mit Stromwandlern (Chint 
DTSU und andere) einen IR-Lesekopf anbringen?

Aber dann ist die Frage: Wie bringe ich so einen Lesekopf dazu, mit 
Standardkomponenten zu kommunzieren? Da ich persönlich damit umgehen 
kann, wäre mir eine Siemens Logo über Modbus TCP am liebsten. 150€, 
simpel zu programmieren, vier Ausgänge (ggf. auch 0-10V und dann an 
einen Thyristorsteller) - das wäre doch sehr universell.

Kann man also einen Lesekopf für Zähler kaufen, der über einen Adapter 
die Momentanwerte (wichtig ist eigentlich nur die Leistung, natürlich 
mit Vorzeichen für Bezug / Lieferung) über Modbus TCP ins Netzwerk 
stellt?

Wenn ich schon einen elektronischen Zähler vom Netzbetreiber im Schrank 
habe, möchte ich nich noch einen weiteren Zähler einbauen. (Platz, 
Kosten, Eigenverbrauch, Fehlerquelle)

: Bearbeitet durch User
von N. M. (mani)


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Hat die Logo keine serielle Schnittstelle an die man einen RS485 Wandler 
dranflanschen und das SML Protokoll auf der LMN-Schnittstelle direkt 
auswerten könnte?

Kenne mich mit Logo nicht sonderlich aus, aber das wäre doch ein 
direkter Weg ohne großartige Zwischenhardware.

von Carsten K. (carsten_k403)


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N. M. schrieb:
> Hat die Logo keine serielle Schnittstelle

Nein, hat sie nicht.
Man könnte ein Gateway von Modbus RTU auf TCP nehmen - wieder ein Gerät 
mehr im Schaltschrank :-(

Super wäre es, wenn es einen IR-Lesekopf geben würde, der direkt Modbus 
TCP kann.

Wenn es den nicht gibt, dann muss man halt den Umweg gehen. Aber bevor 
ich mir da Geräte kaufe, stellen sich noch die Fragen:
Mit welcher Aktualisierungsrate bekomme ich die Momentanleistung?
Bekomme ich die Momentanleistung überhaupt- und wenn ja: mit Vorzeichen?

Ich tue mich aber schon schwer, überhaupt einen IR-Lesekopf zu finden, 
der Modbus RTU / RS485 macht.

von Michael B. (laberkopp)


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Carsten K. schrieb:
> Meine Grundidee: Müsste der Zähler nicht die Momentanleistung mit
> genügend schneller Aktualisierungsrate zur Verfügung stellen?

SML über RS485 erlaubt das, aber wenn du nicht vor einem Zähler einfach 
das gezählte sondern nach einem Zähler das gezählte auf 0 regelst, dann 
kommt die Verzögerung der Regelschleife hinzu, denn ohne 
Regelalgorithmus bekommst du sonst Regelschwingungen.

https://www.stefan-weigert.de/php_loader/sml.php

Ohne eigene Programmierung eines Datenwandlers (Arduino) von RS485 zum 
Wechselrichter der tunlichst auch RS485 haben sollte, aber vermutlich 
mit anderer Baudrate, wird es nicht gehen.

: Bearbeitet durch User
von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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Carsten K. schrieb:
> Meine Grundidee: Müsste der Zähler nicht die Momentanleistung mit
> genügend schneller Aktualisierungsrate zur Verfügung stellen?

ob das bei dir funktioniert, und dir weiter hilft?

https://efahrer.chip.de/news/versteckte-funktionen-beim-stromzaehler-taschenlampe-macht-sie-sichtbar_1011801

von Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)


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Die Hardwareseite ist relativ übersichtlich. Die IR-Diode taktet ein 
9600 Baud Signal raus das man mit einer IR-Diode aufnimmt und 
pegelgewandelt in einen UART einspeist. Oder per RS485, allerdings ist 
die Geschwindigkeit recht flott. Da kann man nicht jede beliebige HW 
nehmen. Die Daten nach den UART müssen in deine Logo rein.
Softwareseitig hast du das SML V1.04 Protokoll, das ist leider nicht so 
einfach wie das alte S0 in Klartext.

von Harald K. (kirnbichler)


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Einfach einen passenden Zähler nehmen, statt irgendeinen Unfug mit 
Leseköpfen veranstalten. Passende Zähler haben z.B. eine 
MBus-Schnittstelle, oder sprechen Modbus/RTU.

von Carsten K. (carsten_k403)


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Harald K. schrieb:
> Einfach einen passenden Zähler nehmen, statt irgendeinen Unfug mit
> Leseköpfen veranstalten.

Ich bin nicht der Netz- oder Messstellenbetreiber.
Ich kann mir den Zähler nicht aussuchen und ich versuche ja gerade eben, 
den Einbau weiterer Zähler zu vermeiden.
Falls der vorhandene Zähler mir die Daten zu Verfügung stellen kann und 
ich diese auch ausgelesen bekommen, favorisiere ich auf jeden Fall eine 
"schlanke" Lösung.
Genau dafür ist so eine optische, vom Kunden auslesbare Schnittstelle ja 
auch da - ich weiß nun wirklich nicht, was daran "Unfug" sein soll.

von Frank K. (fchk)


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Carsten K. schrieb:

> Ich tue mich aber schon schwer, überhaupt einen IR-Lesekopf zu finden,
> der Modbus RTU / RS485 macht.

Ich hab sowas noch nie gesehen. Normal sind da nur IR-LED und 
IR-Fototransistor mit Transistorstufen und optional ein UART-USB-Adapter 
drin. Der Bedarf für MODBUS ist in diesem Bereich eher überschaubar. 
Klar, kann man machen, aber ich hatte den Bedarf nie gehabt.

fchk

von Michael B. (laberkopp)


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Carsten K. schrieb:
> dafür ist so eine optische, vom Kunden auslesbare Schnittstelle ja auch
> da

Nein.

Die dient zum digitalen Erfassen mit passenden Lesegeräten durch den 
Messstellenbetreiber.

RS485 ist zur Systemintegration da.

von Frederic S. (frederics)


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Das was Du dir vorstellst ist sicher möglich, ohne zusätzliches Gerät 
wird das aber kaum funktionieren. Das würde man aber wahrscheinlich auf 
1 TE und wenige 100mW Stromverbrauch hinbekommen, was eine deutliche 
Einsparung gegenüber einem weiteren Zähler wäre.

Alles aber eine Spezialkonstruktion, da ist dann die Frage was dir das 
Wert ist/ das kosten darf.

von Peter* (nochgast)


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Hallo,

> Carsten K. schrieb:
>> dafür ist so eine optische, vom Kunden auslesbare Schnittstelle ja auch
>> da

Michael B. schrieb:
> Nein.
>
> Die dient zum digitalen Erfassen mit passenden Lesegeräten durch den
> Messstellenbetreiber.
>
> RS485 ist zur Systemintegration da.

die optische Schnittstelle (Info-DSS) ist einzig und allein für den 
Kunden da!!!

alle anderen Schnittstellen sind regulär gar nicht zugänglich.

Lastenheft der VDE FNN

von Peter* (nochgast)


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Hallo,

deine Logo als Mittelpunkt, warum auch immer und ein
ESP (32;8266; D1 mini, ~10 Euro) und ein optischer Sensor (20 Euro mit 
Gehäuse) mit einer einfache Auswertung (SML) an die Logo. Fertig

Je nach Zähler jede Sekunde alle Daten (Spannung, Strom, Energie, 
Frequenz) aus deinem Zähler.

von Carsten K. (carsten_k403)


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Peter* schrieb:
> deine Logo als Mittelpunkt, warum auch immer

Vergleichsweise preiswert. In anderen Foren wird statt dessen 
gebetsmühlenartig ein Loxone Miniserver empfohlen, da gehen 700€ über 
die Ladentheke und du baust dir eine ganze Reihe in der Verteilung zu. 
Um drei Heizwiderstände zu schalten ist das überdimensioniert - und dank 
der werten Kollegen kannst du das oft sowieso vergessen, weil überhaupt 
keine Platzreserve im Schrank vorhanden ist.

Peter* schrieb:
> mit einer einfache Auswertung (SML)

Da wird es bei meinen Kenntnissen scheitern. Ich hatte gehofft, dass es 
etwas fertig zu kaufen gibt. Oder dass man "Euro gegen Programm" 
tauschen kann - Löten kann ich, so lange die normale Bleistift-Spitze 
noch reicht.

Wenn du einmal die Daten in einer Standard-Klein-SPS hast, kannst du von 
dort auch recht einfach erweitern. Eine Ladefreigabe für Wallboxen etwa. 
Oder ein "Smart Grid"-Kontakt an einer Wärmepumpe.

Eine Abtastrate im Bereich weniger Sekunden wäre ja schon super, eine 
passende Regelung bekomme ich auf jeden Fall hin (klar, dass du da nicht 
steuern darfst - das kann ja nur zu Überschwingern führen). Im Prinzip 
schaust du dir den gleitenden Mittelwert an, setzt einen Wert ab dem du 
eine Stufe Last dazuschaltest und einen Wert, ab dem du herunterregelst.
Ziel ist ja keine Nulleinspeisung - eine Totzone von ein paar Hundert 
Watt ist schon O.K.

Ich habe bei meiner eigene Anlage so etwas schon realisiert, aber da 
kann ich auf die Momentanwerte der PV-Anlage zugreifen (die hat ein 
eigenes Messgerät, um die Akkuladung zu regeln). War zuerst etwas 
öckelig, weil ich falsche Modbus-Register bekommen hatte, Siemens und 
Huwawei unterschiedlich zählen (der eine fängt bei 0 an, der andere bei 
1) und die PV-Anlage maximal alle 5 Sekunden ausgelesen werden darf 
(sonst hängt sich was auf).

Jetzt gerade sagt mir die Logo, dass ich 89% im Speicher habe, dieser 
mit 4992 W geladen wird und im 30-Sekunden-Mittel 3831 W eingespeist 
werden.
Den 2-kW-Heizstab, den ich noch nicht habe, würde ich also jetzt 
freigeben.

von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


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Carsten K. schrieb:
> der eine fängt bei 0 an, der andere bei 1

Ist bei Siemens aber bekannt.
Dazu kommt noch little/big indian dazu.

von Michael B. (laberkopp)


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Carsten K. schrieb:
> Den 2-kW-Heizstab, den ich noch nicht habe, würde ich also jetzt
> freigeben.

Das geht wohl einfacher mit einem

https://www.ebay-kleinanzeigen.de/s-anzeige/perry-sesam-1sdsd31ar-3-ph-zweirichtungszaehler-mit-schaltausgang/2176914903-84-3072

Der zählt und schaltet ganz ohne Logo-Programm.

von Peter* (nochgast)


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Hallo Carsten,

dein größtes Problem ist wohl eher, die fehlende Einsicht (~Mut), sich 
mit der Materie auseinander zu setzen und nicht etwas zusammen zustecken 
und fertig.

Unter Volkszähler, GitHub und im Netz wirst Du genug finden um hier eine 
Lösung zu finden, ohne der Soft- noch der Hardwerker seinen zu müssen.

Ein Techniker, mit Durchblick bei der Logo,... sollte auch die 
Schnittstelle WLAN/Lan hinbekommen oder?

Einfach versuchen,...aber es wird sicher mehr Zeit als 700 Euro 
kosten...?

von Carsten K. (carsten_k403)


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Zwischenstand:

Die Device GmbH arbeitet an einem Schreib-Lesekopf mit integrierter 
Auswertelogik und Modbus TCP. (Aussage eines Mitarbeiters)
Fertigstellung ungewiss, aber "die Anfragen häufen sich, ich versuche 
mal, da mehr Resourcen für die Entwicklung zu schaffen".

Ich werde jetzt erstmal einen Lesekop mit Auswertelogik und Modbus RTU 
kaufen, dazu einen Modbus RTU auf TCP Konverter.

von Rüdiger B. (rbruns)


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von Peter M. (peterdermeter87)


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Carsten K. schrieb:
> Zwischenstand:
>
> Die Device GmbH arbeitet an einem Schreib-Lesekopf mit integrierter
> Auswertelogik und Modbus TCP. (Aussage eines Mitarbeiters)
> Fertigstellung ungewiss, aber "die Anfragen häufen sich, ich versuche
> mal, da mehr Resourcen für die Entwicklung zu schaffen".
>
> Ich werde jetzt erstmal einen Lesekop mit Auswertelogik und Modbus RTU
> kaufen, dazu einen Modbus RTU auf TCP Konverter.

Wenn du in der Automatisierungswelt bleiben willst.

Man könnte auch CoDeSys auf einem Raspberry Pi nutzen. Lizenz kostet 70 
Eur. + den Raspberry, ein 3er reicht.
Mittels RS 485 USB Dongle kann man dann auch direkt aus CoDeSys die 
Modbus RTU Daten zyklisch abholen.

Hat halt direkt alles an Board, und falls man Eingänge/Ausgänge braucht 
hängt man noch dezentrale Peripherie dran.

von Olaf D. (Firma: O.D.I.S.) (dreyero)


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Fred R. schrieb:
> Dazu kommt noch little/big indian dazu.

Die (native) indians sind glücklicherweise eher little ;-)

duckundwech...

von Peter R. (peter_r689)


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von Carsten K. (carsten_k403)


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Hallo,
ich habe mittlerweile einen Lesekopf von Device gekauft. Dieser gibt 
Modbus RTU aus. Mit einem Waveshare Konverter von Modbus RTU auf TCP 
bekomme ich die Daten ins Netzwerk und mit der Logo kann ich nun im 
Sekundentakt auslesen.
Das klappt nahezu perfekt. So etwa jedes zwanzigste Mal wird mir eine 
falsche Momentanleistung von 0 W herausgegeben. Das kann man aber 
herausfiltern.

Falls das jemand auch so machen wollte: DvModbusIR Lesekopf ca. 180€, 
Waveshare RS485 to TCP POE Konverter ca. 40€.

Im Prinzip funktionierte alles nach Konfiguration sofort - allerdings 
muss man wissen, dass RS485 A und B zwischen Konverter und Lesekopf 
verdreht werden müssen - und dass Siemens bei den Registern bei "1" 
anfängt zu lesen, aber der Lesekopf bei "0". Um also das Register 43 
auszulesen, muss ich in der Logo 44 einstellen.
Der Lesekopf liefert die Leistung als Doppelwort BigEndian, das kann die 
Logo nicht. Also lese ich nur ein Wort aus, nämlich das im Register 44 
(bzw. nach Logo-Zählweise 45). Da ich keine Leistungen > 32kW erwarte, 
ist das kein Problem.

Ich bin hier in einem Mikroprozessor-Forum natürlich von Leuten umgeben, 
die weit überqualifiziert für "zahle Geld, kaufe fertig" sind. Ich muss 
aber auch mal an die Zeit denken, die ich in so etwas investiere. Ich 
bin jemand, dessen Erfahrung mit Mikroprozessoren exakt bei Null zu 
verorten ist - das Gleiche gilt für meine Kenntnisse beim Programmieren.

Daher war diese Lösung für mich dann am Ende die wirtschaftlichste.

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