Hands-on Modbus Cloud Connect – Zählerfernauslesung im Retrofit über S0- / Impuls-Schnittstelle

Viktor Deyemanns

Viktor Deyemanns – Business Development Engineer

Hands-on Modbus Cloud Connect – Zählerfernauslesung im Retrofit über S0- / Impuls-Schnittstelle

Zählerfernauslesung über die Impulsschnittstelle

Für die Identifizierung von Verbräuchen und Ergreifung von Einsparmaßnahmen ist eine engmaschige Verbrauchdatenerfassung unverzichtbar. Eine regelmäßige Ablesung der Zählerstände für eine Verbrauchsanalyse, z. B. im 15-Minutentakt, ist nur durch die Vernetzung der Messeinrichtung möglich. Idealerweise ist diese mit entsprechenden Schnittstellen dafür ausgelegt, jedoch ist dies nicht grundsätzlich gegeben.

Über die Blogartikel-Serie:
Modbus ist ein etabliertes Kommunikationsprotokoll und ist zu einem Industriestandard für die Anbindung von industriellen, elektronischen Geräten geworden. Aber wie werden solche Geräte nun Teil des Internet of Things und welche Anwendungsfälle können daraus entwickelt werden? Mit dieser Blogartikel-Serie möchten wir Antworten, Ideen, Empfehlungen und hilfreiche Tipps geben. Und wir wollen damit aufzeigen, wie leicht es sein kann, mithilfe von Modbus Cloud Connect die Lücke zwischen Geräten und einer IT/Cloud Infrastruktur zu überbrücken.

Viele ältere Messeinrichtungen (Strom, Gas, Wasser, Wärme usw.) erwecken zunächst den Eindruck, nicht vernetzbar sein zu können. Vor allem, wenn es sich um mechanische Zählwerke handelt. Meistens gibt es aber dennoch die Möglichkeit sogar diese analogen Zähler über Zusatzhardware zu vernetzen. Es handelt sich hierbei meist um herstellereigene Adapter mit einer Impuls- oder einer S0 Schnittstelle. In diesem Blogartikel beschreiben wir, wie sich eine analoge Messeinrichtung mit Modbus Cloud Connect vernetzen lässt.

Die Anwendung kann überall dort sinnvoll sein, wo unterschiedliche Entnahmestellen mit mechanischen Messeinrichtungen vorhanden sind. Nicht immer ist eine Modernisierung der Messeinrichtung angedacht oder lohnenswert. Beispielsweise sind in größeren Immobilien oder Industrieparks viele Messeinrichtungen vorhanden, um die Energieverbräuche für jeden Einzelverbraucher abzugrenzen. Eine Vernetzung der Zähler ersetzt den manuellen Ableseprozess und schafft eine hinreichende Transparenz bei den Verbräuchen im Kontext der Energieeinsparung.

Informationen:

Impulsschnittstelle: Ein elektrischer Impulsgeber gibt Impulssignale, z. B. in Form von Spannungsimpulsen über einen Relais oder Schalter. Im Kontext der Verbrauchsmessung erzeugt der Impulsgeber einer Messeinrichtung Impulse, die proportional zum Verbrauch sind, z. B. 100 Impulse/kWh. Elektrische Impulsgeber unterliegen keinem Standard, daher muss der Impulsgeber zu den elektrischen Vorgaben des Impulszählers (Impulsdauer, Spannung, Strom usw.) kompatibel sein.

S0 Schnittstelle: Ein S0 Impulsgeber unterliegt dem Standard EN 62053-31. Die Spannungen und Ströme sind hier in Klassen definiert, sodass die Kompatibilität zwischen Geber und Zähler gegeben ist. Überdies besteht hier ein durchgehendes Offset-Signal auf der Leitung, sodass ein low-Signal von einer Leitungsunterbrechung unterschieden werden kann.

Die Messeinrichtung benötigt zunächst eine Impuls- oder S0 Schnittstelle. Ist diese nicht vorhanden, kann sie evtl. als Zubehörartikel zum Zählermodell nachgerüstet werden. In der Regel handelt es sich hierbei um Adapter, die auf dem Zählwerk montiert werden. Die Adapter erkennen die Aktivität der Zähleruhr und erzeugen entsprechende Impulse pro Verbrauchseinheit. Ein digitales Auslesen des absoluten Zählerstandes ist über die Schnittstelle nicht möglich. Die Impulse können jedoch mitgezählt werden, sodass ein Zählerstand abseits von der Messeinrichtung erzeugt werden kann.

Beispiel für einen Gaszähler mit mechanischem Zählerwerk. Der Hersteller bietet für das Modell einen kompatiblen Sensor mit Impulsschnittstelle an.

Impulszähler

Der Honeywell EEM-Convert ist ein Modul mit 4 Impuls/S0 Eingängen. Das Modul verwaltet vier Zählerstände, die über die Impulseingänge hochzählen. Über die Modbus Schnittstelle können die Werte der Zählerstände beschrieben werden, um diese an den Wert der Messeinrichtung anzupassen. Ebenfalls lässt sich darüber festlegen, wie viele Zähleinheiten pro Impuls hochgezählt werden. Das Modul kann so einen identischen Zählerstand, parallel zu dem der Messeinrichtung, beibehalten. Es können bis zu vier Messeinrichtungen angeschlossen werden. Die Art der Messeinrichtung (Wasser, Gas, Strom usw.) ist, spielt hier keine Rolle. Es muss lediglich eine Schnittstelle vorhanden sein.

Hardwareaufbau auf der Hutschiene: Honeywell EEM Convert, Netzteil, Modbus Cloud Connect

Modbus Cloud Connect

Modbus Cloud Connect liest über die Modbus RTU Schnittstelle die Zählerstände aus und überträgt sie, je nach Verfügbarkeit, per NB-IoT oder LTE-M. Die Konfiguration erfolgt bequem aus der Ferne über das Self-Service-Portal. Die Zählerstände werden dann einem beliebigen Endpunkt über HTTP oder MQTT übertragen.

Ende-zu-Ende – Komponenten zur digitalen Fernauslesung von Messeinrichtungen

Ganz einfach Ende-zu-Ende vernetzt

Mit entsprechender Zusatzhardware lassen sich viele Arten von Zählern vernetzen und so eine digitale Infrastruktur schaffen, um Transparenz in die Energieverbräuche zu erhalten. Die o.g. Hardwarekomponenten bilden eine Übertragungsstrecke ab, die den Zählerstand für eine Plattform bereitstellt. Dies kann eine Visualisierungsplattform beispielsweise von unseren Partnern Device Insight oder Datacake sein. Diese Kombination aus allen Komponenten stellen die gesamte Ende-zu-Ende-Infrastruktur zur Realisierung des Use Cases dar.

Beispiel für ein individuelles Dashboard zur Anzeige der Verbrauchsdaten an einer Entnahmestelle

Modbus Cloud Connect ist leicht einzusetzen, flexibel in der Anbindung und vielseitig einsetzbar. Ihr Gerät, direkt in die Cloud.