Elecq Ladestationen per Modbus TCP in ein EMS integrieren

Elecq-Ladestationen unterstützen zum Zeitpunkt dieses Beitrags Modbus TCP. In Kürze wird zusätzlich Modbus RTU verfügbar sein. In diesem Artikel zeigen wir, wie eine Elecq-Ladestation als Modbus-TCP-Server betrieben und von einem EMS ausgelesen sowie gesteuert werden kann.

Der Beitrag richtet sich an Techniker, EMS-Integratoren und SPS-Programmierer, die Elecq-Ladestationen in bestehende oder neue Energiemanagementsysteme einbinden möchten.

Architektur: Elecq als Modbus Server

In der Praxis arbeitet fast jedes EMS (Energy Management System) als Modbus Client (Master), während Feldgeräte wie in diesem Fall die Ladestation als Modbus Server (Slave) fungieren.

Elecq-Ladestationen können grundsätzlich auch als Modbus Client betrieben werden. Dieser Betriebsmodus ist jedoch deutlich seltener im Einsatz und wird in diesem Artikel nicht behandelt. In der folgenden Anleitung konfigurieren wir die Elecq-Ladestation daher als Modbus-TCP-Server.

Das EMS beziehungsweise die SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) greift anschliessend über TCP/IP auf die Modbus-Register der Ladestation zu.

Schritt 1: Elektrischer und Netzwerk Anschluss

Die Ladestation muss zunächst vollständig angeschlossen sein. Das bedeutet, dass sie entweder mit 1 x 230 V AC oder mit 3 x 400 V AC (Drehstrom) versorgt wird.

Für die Modbus-TCP-Kommunikation kann die Verbindung entweder über ein RJ45-Ethernet-Kabel oder über WLAN erfolgen. Bei Verwendung von Ethernet befindet sich der RJ45-Anschluss an der Rückseite der Ladestation.

Konfiguration der Ladestation via Partner App vs. Elecq App

Wird die Inbetriebnahme der Ladestation von Beginn weg durch den Installateur in der Elecq Partner App durchgeführt, können die EMS- und Modbus-Einstellungen direkt während der Erstkonfiguration vorgenommen werden. Ist das bei Ihnen der Fall, können Sie direkt zu "Schritt 3: Modbus TCP in der Elecq Partner App aktivieren" springen. Schritt 2 ist in diesem Fall nicht erforderlich.

Elecq Partner App für Installateure

• App Store
• Google Play Store

Ist die Site beziehungsweise Installation jedoch bereits an den Endkunden übergeben, nutzt dieser die Elecq App, oder wurde die Inbetriebnahme nicht über die Partner App, sondern über die Elecq App durchgeführt, dann ist eine nachträgliche Autorisierung des Installateurs erforderlich, bevor Änderungen an Modbus-Einstellungen der Station vorgenommen werden können.

Elecq App für Eigentümer und Nutzer

• App Store
• Google Play Store

Schritt 2: Eigentümer autorisiert Installateur für Modbus-Konfiguration

Bevor eine nachträgliche Modbus-Konfiguration vorgenommen werden kann, muss der Eigentümer der Ladestation den Installateur oder EMS-Integrator autorisieren. Dieser Schritt erfolgt ausschliesslich in der Elecq App und nicht in der Partner App.

Der Eigentümer fügt den Installateur in der Elecq App hinzu und gibt die Ladestation beziehungsweise die Site (eine Site ist eine Installation, respektive eine Sammlung von Ladestationen innerhalb eines Gebäudes) für die Konfiguration frei.

1. Öffnen Sie die Elecq App.
2. Wählen Sie die entsprechende Site aus und gehen Sie zu Settings (Zahnrad-Icon oben rechts).
3. Wählen Sie Installer Access Authorization.
4. Klicken Sie Authorize by Installer Account.
5. Geben Sie die E-Mail-Adresse des Installateurs ein. Wichtig ist, dass der Installateur in der Elecq Cloud als Installer hinterlegt ist. Ist dies nicht der Fall, können Sie sich gerne an unseren Support wenden.
6. Bestätigen Sie die Freigabe.

Erst nach dieser Freigabe erscheint die Ladestation beim Installateur in der Elecq Partner App unter Assigned Sites. Zusätzlich erhält der Installateur eine Benachrichtigung per E-Mail von der Adresse service@mail.elecq.com.

Schritt 3: Modbus TCP in der Elecq Partner App aktivieren

Nach der Freigabe durch den Eigentümer kann der Installateur die Modbus-Funktion konfigurieren. Die Aktivierung erfolgt in der Elecq Partner App und setzt voraus, dass der Installateur bei Elecq registriert ist.

Konfiguration

1. Öffnen Sie die Elecq Partner App.
2. Die autorisierte Installation erscheint unter Assigned Sites.
3. Starten Sie die Konfiguration der Ladestation.
4. In Schritt 1 von 4 wählen Sie unter Load Balancing die Option Third Party EMS.
5. Anschliessend erscheint ein zusätzlicher Menüpunkt Modbus.
6. Wählen Sie Modbus TCP Server.
7. Der TCP-Port kann angepasst werden. Empfohlen wird der Standard-Port 502.
8. Schliessen Sie die restliche Konfiguration wie gewohnt ab.

Schritt 4: Steuerung der Elecq Ladestation durch ein EMS

Sobald Modbus TCP aktiviert ist, steht die Ladestation dem EMS als Modbus-TCP-Server zur Verfügung. Das Energie-Management-System kann nun zyklisch Modbus-Register lesen und schreiben.

Eine vollständige Übersicht aller verfügbaren Register, Adressen, Datentypen und Bedeutungen ist in der offiziellen Elecq-Modbus-Dokumentation beschrieben:

Modbus-Kommunikation von ELECQ für externe EMS – Version 1.1 (PDF Download)

Hinweis zu Function Codes

Elecq unterstützt die folgenden Modbus-Funktionscodes:

Die Function Codes 03 (Holding Registers) und 04 (Input Registers) verweisen bei Elecq auf dieselbe interne Register-Tabelle. Messwerte und Statusinformationen sind somit sowohl über Holding- als auch über Input Registers identisch lesbar.

Diese Implementierung dient der maximalen Kompatibilität mit bestehenden EMS- und SPS-Systemen, da einige Systeme ausschliesslich Input Registers (FC04) unterstützen. Schreibzugriffe auf Konfigurations- und Steuerregister erfolgen jedoch ausschliesslich über die Holding Registers (Function Code 03) beziehungsweise über die entsprechenden Write-Funktionscodes (06 und 16).

Modbus Kommunikation testen

Zur Inbetriebnahme oder Fehlersuche kann die Modbus-Kommunikation auch unabhängig von einem EMS getestet werden, zum Beispiel mit einem Modbus-Testtool unter Windows. Dafür stehen sowohl kommerzielle als auch kostenlose Modbus-Tools zur Verfügung. Für diesen Blogbeitrag wurde bewusst ein kostenloses Tool verwendet, um die gezeigten Schritte möglichst einfach nachvollziehbar zu machen.

Wir verwenden das ModbusTCPTool von IceSky, welches im Microsoft Store kostenlos zur Verfügung gestellt wird: https://apps.microsoft.com/detail/9nztln2m1rl8

Schnelle Modbus-Datentyp Cheat-Tabelle

Da Modbus intern ausschliesslich mit 16-Bit-Registern arbeitet, müssen höhere Datentypen im Modbus-Tool korrekt interpretiert werden:

Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie der maximale Ladestrom der Ladestation von 16 A auf 6 A reduziert wird. Dazu wird das Register 0x1416 (hexadezimal) beziehungsweise 5142 (dezimal) beschrieben.

Einphasiges Laden und Phasenrotation

Bei der Elecq Home kann der Ladestrom nur als Gesamtstrom über alle Phasen vorgegeben werden. Eine gezielte Auswahl einer einzelnen Phase ist hier nicht möglich.

Bei der Elecq Biz hingegen kann explizit zwischen einphasigem, zweiphasigem und dreiphasigem Laden unterschieden werden. Die Phasenkonfiguration erfolgt über das Register 0x1415:

• 0: Einphasig auf L1
• 1: Einphasig auf L2
• 2: Einphasig auf L3
• 3: Zweiphasig auf L1 und L2
• 4: Zweiphasig auf L1 und L3
• 5: Zweiphasig auf L2 und L3
• 6: Dreiphasig