Forum: Haus & Smart Home Einbindung Wolf CHA Wärmepumpe in Gebäudeleittechnik mit ISM8i


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von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


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Guten Tag zusammen,

ich habe mir vor kurzem eine Wolf CHA 10 Wärmepumpe gekauft.
https://www.wolf.eu/de-de/produkte/waermepumpe-cha-und-chc-monoblock

Abweichend von der Herstellervorgabe betreibe ich das 
Monoblock-Außengerät nicht mit Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit, 
sondern mit 50% Propylenglykol-Wassergemisch. Im Haus gibt es dann einen 
Wärmetauscher auf das Heizungswasser und dann erst kommt das Innengerät 
der CHA mit Pumpe, Volumenstromsensor und Elektroheizregister.

Auf die Weise kann der teure und nicht austauschbare Wärmetauscher im 
Außengerät bei Stromausfall nicht einfrieren.

Nun braucht man natürlich für den Glykolkreis eine zusätzliche 
Umwälzpumpe. Und da gehen jetzt die Themen los:

1. Die CHA berechnet ihre Wärmeleistung über die Temperaturdifferenz am 
Wärmeträgermedium im Außengerät und dem Volumenstrom, der im Innengerät 
gemessen wird. Und sie geht dabei von der spezifischen Wärmekapazität 
von Wasser aus. Diese Leistung benutzt sie für die Wärmemengenzählung 
und auch die Abregelung auf 10 kW (Ja sie ist abgeregelt und ja sie 
könnte mehr Leistung in bestimmten Bereichen). Das Problem: 
Glykol-Wassergemisch hat eine geringere spezifische Wärmekapazität, d.h. 
für die gleiche Leistung muss mehr davon gepumpt werden im Vergleich zu 
Wasser. Die interne Umwälzpumpe wird vom Innengerät gesteuert und nun 
muss die externe Pumpe so angesteuert werden, dass sie diesen Effekt 
ausgleicht, so dass wieder die volle Leistung zur Verfügung steht. Die 
Anlage regelt zudem auf die Temperaturspreizung, d.h. sowohl die interne 
als auch die Glykolpumpe müssen zwingend volumenstromproportional 
zueinander laufen. Und das Innengerät muss den Volumenstrom vom 
Außengerät erhalten, obwohl der Sensor nicht dort sitzt. Der Sensor ist 
ein Vortex-Sensor von Hubacontrol:
https://www.hubacontrol.com/de/produkte/vortex-durchflusssensoren
Der hat einen Frequenzausgang, ca 40 Hz bei 28 l/Minute. 5 V CMOS-Pegel. 
Kann man einfach faken. Da wird wohl ein kleines Arduino drankommen, das 
über Modbus mit der Pumpe redet und dann die PWM und 
Frequenzschnittstellen am Innengerät abgreift.

2. Um das ganze besser zu verstehen, wann die Anlage was macht, sollen 
alle Betriebsdaten auf eine Zeitreihendatenbank geschrieben werden. Ich 
verwende dazu Influxdb. Das wird auf Grafana visualisiert. Von Wolf gibt 
es eine Schnittstellenkarte zum einbauen. Die heißt ISM8i und übersetzt 
vom intern genutzten eBus auf LAN. Angeblich ist sie open source.
https://www.heizungsdiscount24.de/regelungstechnik/wolf-ism8i-ethernet-schnittstellenmodul-open-source.html
Aber man bekommt nur die Protokollspezifikation LAN-seitig und sonst 
nichts. Die Datenpunkte, die abgebildet werden, sind unvollständig, zum 
Beispiel bekommt man die ganzen Daten aus dem Kältekreis (Drücke, 
Temperaturen etc.) garnicht.
https://www.wolf-heiztechnik.at/download/?file=842.pdf
Am eBus liegen diese Daten vor, auch am Bedienmodul (BM-2) können sie 
angezeigt werden. Zudem ist das verwendete Protokoll kein genormtes, 
sondern Eigenbau der Firma Wolf und ein seltsamer Verschnitt aus 
Datentypen, die man aus KNXnet/IP kennt. Die Karte arbeitet nicht als 
Server, sondern als Client und pusht quasi auf einen einzustellenden 
Server Daten, die sich ändern.  Nun verkauft Wolf diese Karte als open 
source und ich habe angefragt, ob ich die Schaltpläne und den sourcecode 
bekomme, damit ich erstens alle Datenpunkte bekomme und zweitens einen 
Modbus/TCP Server und MQTT implementieren kann. Die Karte arbeitet wohl 
mit einem PIC32, da sollte genug Rechenleistung da sein. In die influxdb 
würde es dann standardmäßig über telegraf gehen. Das Problem: Die Firma 
Wolf will zu der Karte nichts weiter offenlegen und sie nur open source 
nennen, aber defacto ist sie es nicht. Ich hätte die bestehende Firmware 
ja gerne erweitert. Deswegen werde ich nun eine (echte) open source 
Firmware für die ISM8i entwickeln - aber eben von null weg. Die Karte 
ist bestellt und wird nächste Woche geliefert. Außerdem habe ich ein 
Wolf Link Pro gekauft, da ist wohl so eine ähnliche Karte drin, wo zudem 
das WLAN Modul bestückt ist. Das sind standard Microchip WLAN Chipsätze.

Über Anregungen und Ideen freue ich mich jederzeit, deswegen dieser 
Thread zum mitdiskutieren.

Jetzt wird die ISM8i open source.

Und vielleicht machen wir irgendwann ein eigenes Layout mit etwas 
linuxfreundlicherem Prozessor  Ardino  esp32...

Erstmal sollte aber das Ziel sein, dass man die bestehende ISM8i kaufen 
kann, umflaschen und dann Modbus/TCP und MQTT hat, das man mit telegraf, 
iobroker, homeassistent etc. nutzen kann. Anschließend sollte auch noch 
eine Rohdatenschnittstelle für ebusd implementiert werden.

von Eberhard M. (Firma: Klüber Energie GmbH) (eberhard_m)


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Ich habe zu meiner Wolf den homelink ism7.
Auf meinem Raspberry läuft das Programm ism7mqtt.
Damit habe ich alle relevanten Informationen zu meiner Wolf.
Ich habe auch Überlegungen getätigt, wie ich die Wolf in meine 
Hausautomation integrieren kann. Zwar gibt mir ism7mqtt die Möglichkeit, 
z.B. durch Änderung des Wertes Sollwertkorrektor Einfluss auf die 
Leistung der Wolf zu nehmen, habe aber dies wieder verworfen, da dies 
auf Dauer den EEPROM des BM2 überlasten wird.
Daher steuere ich meine Wolf nur mit den Eingängen EVU, PV-Anhebung und 
WW-Sperre. Zudem habe ich noch eine Pelletsheizung von ökofen für die 
eifen Temperaturen. D.h. die Wolf wird nur bis 5°C eingesetzt, darunter 
nur der Pelletskessel. Lediglich bei massiven solaren Überschüssen kann 
die Wolf per EVU und/oder PV-Anhebung zur mehr Leistung gebracht werden.

Viele liebe Grüße!

Eberhard

von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


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Das würde ich über den 0-10 V Eingang machen, wenn es einfach sein soll. 
Dann macht sie am Heizkreis genau die Leistung, die man haben will.

In einem anderen Projekt haben wir vor einer Weishaupt Wärmepumpe und 
einem Gaskessel eine Wago 750 mit Analogausgängen zur Leistungsvorgabe. 
Die regelt dann einfach auf Pt1000 Sensoren. Da kann man sich dann frei 
spielen mit PV und dynamischem Strompreis und Fahrplan für den Speicher, 
ökologischer Optimierung mit Wettermodell...
Ist noch nicht fertig das Projekt.

Eigentlich bräuchte man auch mal die Datenpunktliste von dem Modbus zum 
Außengerät, ich glaube, dass man das auch recht gut ganz ohne Innengerät 
betreiben kann wenn man selber regelt. Da wollte ich mal bei Gelegenheit 
mitschreiben am Bus.

Ein defektes BM-2 hab ich auch noch rumliegen, der Vorbesitzer hat es 
kaputt geflashed. Da kann man natürlich auch mal damit spielen, wenn man 
die eBus Datenpunktliste irgendwann raus hat. Da ist wohl ein PIC24 
drin, wenn ich das richtig recherchiert hab. Habs noch nicht 
aufgemacht...
Bootloader über Micro-SD-Karte. Klingt auch nicht nach Rocket Sience. 
Durchaus machbar, dass man da was dafür schreibt.

von Chris K. (kathe)


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1. Frage wo lebst du damit bei -40 °C das Wasser nicht gefriert?

2. Dir ist bekannt das du damit die spezifische Wärmekapazität von 4,18 
kJ/(kg·K) von Wasser auf ca. 3,55 reduzierst.
Hier die Werte dazu.
http://www.bosy-online.de/Solarfluessigkeit.htm

Der Rest ist dann nur noch Mathematik und die Überlegung wo und wie du 
die Anlage nachregelst.

von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


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Klar kann an andere Konzentrationen nehmen, erstmal gehts ums Prinzip 
wie die Wärmepumpe darauf reagiert. Andere spezifische Wärmekapazität 
bedeutet auch andere Streckenverstärkung für die Temperaturregler. Und 
Totzeit durch den Wärmetauscher und andere Temperatur am Vorlauf innen 
wie außen. Die wird bei der CHA zum Beispiel für das Vorspülen 
ausgewertet bevor der Verdichter überhaupt anläuft.

Und da möchte ich ein Grafana haben, wo ich bei allem zuschauen kann. In 
dem Bedienmodul sieht man ja nie alle Werte gleichzeitig, außerdem steh 
ich nicht gern stundenlang davor.

Mittlerweile hab ich mal das defekte BM-2 aufgemacht.

Ein paar Eckdaten:

IC104 Komparator LM339DG
IC200 CPU PIC24FJ256DA210-I/PT
IC201 Echtzeituhr MCP7940N
Q200 Quarz f. Uhr C2KNR4C
IC202 RAM IS66WV51216BBLL-55TLI
IC203 SPI Flash SST25VF016B
IC204 I²C EEPROM 24LC64-I
C209 Goldcap 5,5V 0,1F

Der Goldcap versorgt die Echtzeituhr, der Komparator macht die eBus 
RX-Seite, ich gehe mal stark davon aus, dass in dem externen Flash die 
Bilder für das Display liegen. Muss jetzt einfach mal den Schaltplan 
rauszeichnen und dann mit dem GALEP die Speicher auslesen und mal nen 
ICD an den PIC anhängen.

von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

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Hiermit ist das Rätsel um den Programmierstecker gelöst:
Beitrag "Steckertyp identifizieren"

Wer die Prozessoren auf dem Wolf Boards flashen/debuggen will, braucht 
dieses Kabel:
https://www.tag-connect.com/product/tc2030-mcp-10-6-pin-cable-with-rj12-modular-plug-for-microchip-icd-10-version

Und einen Microchip ICD3 oder neuer für PIC24 und PIC32.
Der PIC24 ist in den Reglern und dem Bedienmodul.
Der PIC32 ist in den ISM7/8.

Bisher ungetestet, Kabel wird bestellt.

Da ist auf dem BM-2 auch noch ein Footprint ohne die Halteklammern 
direkt neben dem Flash. Ich denke, da liegt das SPI drauf, damit man das 
externe Flash ohne CPU programmieren kann. So kommen die Bilder rein.

Das wäre dann dieses Kabel, damit man mit dem 6 Pin Pfostenstecker auf 
einen Adapter am GALEP oder ähnlichem Programmiergerät kommt:
https://www.tag-connect.com/product/tc2030-idc-nl-10-6-pin-plug-of-nails-spring-pin-cable-with-0-1-ribbon-connector-10-version

von Chris K. (kathe)


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Denke auch an den Stellregler/antrieb die meisten sind Stromlos 
geschlossen, aber da du ja Niedertemperatur hast ist die Durchflussmenge 
der einzelnen Heizkreise die bessere Stellgröße. Das macht niemand , 
sondern wird nur berechnet grob eingestellt und Gut ist.
Somit kann pro Kreis 1-3Watt eingespart werden für einen offenen 
Stellantrieb.
Beachte den Energieerhaltungssatz. Ein Haus benötigt soviel Energie wie 
benötigt .........
Fazit: Das gesamte Konzept muss betrachtet werden und da spielt der 
Energiebedarf des Hauses auch eine Rolle....
Also nicht nur die Heizungsregelung sondern wo und wie soll es 
eingesetzt werden.

von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


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Da unterscheiden sich die zwei Projekte mit CHA, die gerade habe. Das 
eine hat Fußbodenheizung und bekommt Motorantriebe auf die Heizkreise 
mit Siemens SSB61. Das sind echte Motoren mit Positionsregelkreis. Sie 
brauchen nur Strom, wenn sie fahren.

Das andere Projekt ist ein Bestand mit Heizkörpern. Da werden die 
Ventile vermutlich voll offen sein und Ventilatoren unter den 
Heizkörpern nachgerüstet, über die geregelt wird. Das gibt es fertig
https://www.kermi.com/de/de/raumklima/produkte/flachheizkoerper/x-flair-waermepumpen-heizkoerper/

Oder man baut halt leise Ventilatoren selber in die bestehenden 
Heizkörper. Da gibt es mittlerweile sehr gut schalloptimierte 
langsamlaufende Ventilatoren.

Klar ist, dass die Vorlauftemperatur so niedrig wie möglich sein soll. 
Dafür ist auch dieses Projekt hier um genug Daten zu sammeln, dass man 
da sehen kann, wann man welchen COP hat und wann man am besten Strom zum 
Heizen einsetzt. In Kombination mit dynamischen Stromtarifen ist das 
durchaus interessant, mit den Wetterprognosen zu pokern. Der Optimalfall 
ist ich habe günstigen Strom und es ist draußen grad warm. Wenn eins der 
beiden nicht der Fall ist, kann ich trotzdem heizen oder warten. Wenn 
beides nicht der Fall ist, sollte ich dringend warten, die interessante 
Frage ist wie lang. Und wenn es dann wieder gut ist, kann man kräftig 
einspeichern. Gerade eine Luftwärmepumpe unterscheidet sich leicht um 
einen Faktor 2 im COP in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Da macht 
es Sinn, tagsüber einzuspeichern und nachts abzustellen. Andererseits 
ist oft nachts der Strom billig weil der Windstromüberschuss weg muss. 
Wenn ich viel Leistung von der PV bekomme, ist aber der Strom tagsüber 
noch viel billiger. Und im Integral muss ich wie du erklärt hast ja eine 
bestimmte Energiemenge reinbringen im Intervall von ein paar Tagen, 
sonst wirds kalt. Dafür braucht man ein Fahrplanmanagement wie bei 
Kraftwerken.

Das zu optimieren geht nur, wenn ich die Daten ALLE habe vom Kältesatz, 
alle Temperaturen, Drücke, Volumenstrom, Leistungsaufnahme, Abtauzyklen 
usw...
Und wenn ich überall reinlangen darf, Boilertemperatur, Zeitpunkt der 
Legionellenbehandlung, Verdichterdrehzahl, Ventilatordrehzahl usw.

Grad in der Übergangszeit kann man zum Beispiel ohne Kreislaufumkehr den 
Verdampfer abtauen. Aber da muss man sicher sein, dass man lang genug 
Zeit hat und das kann die Steuerung der Wärmepumpe alleine nicht wissen, 
weil sie keine Vorhersage über Wetter und Strompreis hat.

Auch könnte ich das Elektroheizregister netzdienlich einsetzen um 
Regelleistung zu erbringen und Überschussstrommengen zu negativem Preis 
zu kaufen.

Und das geht alles nicht mit den Standardinterfaces, die Wolf verkauft. 
Deswegen braucht man da was besseres.

Mal schauen wie weit ich mit dem ISM8i alleine komme. Wenn das rumzickt 
mit der eBus Spec, müssen halt die anderen Teile auch noch ne open 
source firmware bekommen. Ich hab nur Angst vor dem Frequenzumrichter, 
da ist irgendein Chinaprozessor drauf, das ist kein PIC. Aber das 
Außengerät spricht Modbus, das sollte man hinbekommen ohne die Firmware 
anzufassen. Die Software im Innengerät läuft komplett auf PICs, das 
fliegt einfach raus, wenn es nervt und kommt neu als open source.

von Herbert K. (avr-herbi)


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Peter D. schrieb:
> Das
> eine hat Fußbodenheizung und bekommt Motorantriebe auf die Heizkreise
> mit Siemens SSB61. Das sind echte Motoren mit Positionsregelkreis. Sie
> brauchen nur Strom, wenn sie fahren.

Hallo Peter D.,
hast Du dafür eine Bezugsquelle? Ein Link wäre sehr nett.
Danke.
Viel Erfolg bei Deiner Entwicklung!
Viele Grüße Herbert

von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


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https://stores.automationpartswarehouse.com/siemens-landis-gyr-ssb61/

Gibt's gebraucht bei verschiedenen Händlern. Neu kann man sie im 
Fachhandel und bei Siemens direkt bestellen. Musst aber schauen, ob die 
zu den Ventilen passen. Da gibts noch die SSA.. die haben weniger 
Stellkraft. Man kann sich auch die elektrische Schnittstelle und 
Versorgungsspannung aussuchen. Die SSB61 haben 24 V DC mit 0-10 V 
Eingang.

von Peter D. (pdiener) Benutzerseite



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Status Update:
Das ISM8i ist heute geliefert worden.
Schaltplan ist rausgezeichnet, Pinzuordnungen zur CPU sind jetzt klar.
Tag-Connect Debug Anschluss für den ICD kommt morgen.

Fun fact: Das ist eine ISM7i Hardware mit Bestückungsoption ohne 
WLAN-Modul und ohne zweites eBus-Interface. Beide kann man aber 
problemlos nachbestücken, wenn man will. Das zweite eBus Interface wird 
mit dem mitgelieferten Kabel offenbar auf den sogenannten wBus 
verbunden, zumindest sieht das im Schaltplan, der im Handbuch der CHA 
abgedruckt ist, so aus.

Kann man also auch mal bestücken und dann da zuhören.

Beide Businterfaces können empfangen und senden.

Hardware spec:
CPU PIC32MX795F512L-80I/PT
externes Phy für 100 Base-T, MAC CPU-intern
Komparator LM339 für 2x eBus
SPI Flash SST25VF016B
I²C EEPROM 24LC64

Keine Uhr, kein Goldcap-Backup, kein externes RAM. Also nicht genau wie 
beim BM-2.

Wer das WLAN Modul bestücken will, das dürfte das MRF24WB0MA / 
MRF24WB0MB sein, was da passt:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/70632c.pdf

Die Hardware kann ja deutlich mehr als nur Prozesswerte ins LAN liefern. 
Ich hab da schon Ideen. Das große Flash kann durchaus ein Filesystem 
bekommen und dann kann man da einen Webserver mit ordentlicher Website 
draufmachen. Oder Firmwareupdates über eBus auf die Subsysteme 
ausrollen, hätte auch Platz in dem Flash. In dem EEPROM kann man ein 
bisschen Netzwerkconfig ablegen, MAC Adresse und so. Im Prinzip könnte 
man auch ein Bedienmodul damit emulieren und von extern Sollwertvorgaben 
an die Regler schicken, wenn es kein Bedienmodul im System gibt. Dafür 
brauchts aber erstmal das komplette Prozessdatenabbild bzw. 
Datenpunktliste.

Schreibt mal, was ihr für Ideen habt, was man da drauf machen kann.

Ich mach da jetzt mal in den Schritten weiter:
- Software vom PIC sichern
- Blink LED / Hello World
- EEPROM Dump sichern
- Flash Dump sichern
- Webserver aufsetzen
- Transparentes eBus Interface nur lesend auf TCP-Port und Zuhören mit 
ebusd

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


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Die WLAN Module sind schwer zu beschaffen, 6 Monate Lieferzeit und 'not 
recommended for new designs'. Hab gerade ein paar auf Ebay besorgt zum 
Testen.

Das dürfte der Grund sein, warum man momentan kaum ein Wolf Link 
Home/Pro kaufen kann, da sind die nämlich bestückt im Gegensatz zum 
ISM8i.

Es braucht wohl so oder so bald ein Redesign von der Leiterkarte.

von Tobias S. (tryan)


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Hallo Peter,

ich plane im Sommer mir eine CHA 07 einzubauen.

Es wäre klasse, wenn man lokal über mqqt die Daten der Wärmepumpe 
auslesen könnte.

Viele Grüße
Tobias

: Bearbeitet durch User
von Eberhard M. (Firma: Klüber Energie GmbH) (eberhard_m)


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Das get gut, wenn man den ISM7 hat und auf einen Linux Kleinrechner 
(Raspberry Pi) das Programm ism7mqtt einsetzt.

von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


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Welche Datenpunkte kommen da alle raus? Das arbeitet ja mit einer 
Direktverbindung auf den Port 9092, so wie die Smartset App. In der App 
sieht man aber viel weniger als im online Portal.

Nebenschauplatz:
Weiß eigentlich irgendjemand wie man an die Firmwareupdates für den 
Kältekreisregler kommt? Der macht komische Dinge, manchmal hängt das 
4-Wege Ventil beim Abtauen. Das ist pneumatisch vorgesteuert und hat 
meiner Meinung nach nicht genug Vordruck beim Schalten. Gibt dann die 
Störung 129 und die Maschine steht.

von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


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Status Update:

ICD mit Tag-Connect einsatzbereit. Wolf Link Pro ist geliefert, enthält 
eine andere Leiterplatte als das ISM7. Möglicherweise ISM9, ist 
unbedruckt im Gegensatz zur ISM8i.

Wolf Link Pro ist in Betrieb genommen, am eBus kann jetzt der 
Datenverkehr mitgelesen werden und mit den Anzeigen auf der Smartset App 
/ Website korreliert werden und die Datenpunktlist zu erhalten.

Parallel habe ich mich mit dem Thema Entwicklungsumgebung für PIC32 
beschäftigt. Thema ist, dass das Ergebnis open source nach GPL-2 sein 
soll. Die ganzen Softarebibliotheken von Microchip haben proprietäre 
Lizenzen, die eine Verwendung nur auf Microchip Prozessoren erlauben. 
Auch müssen sie in MPLAB X alle manuell als Zip Extraktion im Projekt 
gespeichert werden. Das ist lizenzrechtlich ziemlich inkompatibel damit, 
dass ich am Ende allen Quellcode auf github stellen möchte. Wenn man 
nach dem Download erstmal selber alle Bibiotheken nachinstallieren muss, 
ist das Versionschaos und purer pain.

Nun gibt es zwei Alternativen:
1. Alle Bibliotheken selber schreiben. Ist wenig spaßig, wir brauchen 
schließlich einen TCP/IP-Stack, einen Modbus/TCP-Stack und noch ein paar 
andere Dinge, die recht entwicklungsintensiv sind.

2. Ich bin auf http://chipkit.org gestoßen, eine Arduino-kompatible 
Plattform, die samt Compiler und Bibliotheken Board-Definitionen für 
PIC32 zur Installation als Plugin für Arduino bietet. Das erledigt das 
Thema TCP/IP und Modbus elegant.

Ich habe entschieden, Variante 2 zu testen. Also Board- und Pin-Files 
für das ISM8i schreiben und dann einen kleinen Sketch zum Testen 
anlegen.

Die Website von uecide.org gibt es wohl nicht mehr, das Pojekt auf 
github schon und diverse verärgerte Anwender, die es nicht kompiliert 
bekommen wohl auch. Das scheint mir keine Lösung zu sein.

Ideen, was man sonst noch als Entwicklungsumgebung nehmen kann?

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