OpenEMS

Durch seinen modularen Aufbau deckt das Leaflet von OpenEMS-Mitglied Consolinno verschiedene Anwendungsbereiche ab: Neben Wärmepumpen steuert und regelt es auch Heizschwerter, Pellet- und Hackschnitzelkessel bis hin zu Blockheizkraftwerken (BHKW). 
Doch wie schafft man die Verbindung zu OpenEMS?

First Steps: Die Vorbereitung

Die Basics, um das Leaflet zu benutzen, bilden die folgenden drei Dinge. 

1 Modbus TCP 

OpenEMS kommuniziert mit dem Leaflet via Modbus TCP, wobei OpenEMS sogar auf einem anderen Gerät betrieben werden kann. Wichtig ist nur, dass beide sich im gleichen Netzwerk befinden – es reicht sogar ein rein virtuelles Netz. Die ideale Konfiguration ist allerdings, OpenEMS auf dem Leaflet direkt zu installieren. Der Grund dafür steckt im Folgenden: 

2 LeafletModbus.csv 

Diese .csv-Datei beinhaltet alle Informationen, die der Leafletconfigurator braucht, um dynamisch alle Adressen aller Module auszulesen und automatisch zu erkennen, welche Module verfügbar sind. 

3 Leaflet-Konfigurator 

Der Leaflet-Konfigurator ist die Grundlage für alle anderen Komponenten auf Softwareseite. Die Komponenten erhalten über diesen Konfigurator ihre Adressen und werden gemanagt. Dieser muss einmal global für alle Leaflets eingestellt werden. 

Beim Konfigurator können in der Regel die Grundeinstellungen übernommen werden. In manchen Fällen müssen lediglich der Pfad zur .csv-Datei und die Id der Modbusbridge angepasst werden. 

Next Steps: Die Module

Nach der Vorbereitung des Grundmoduls folgen in weiteren Schritten die Erweiterungsmodule. 

Relais – Consolinno Modbus Relay 

Um das Relais zu nutzen, muss lediglich angegeben werden, auf welchem Modul sich das Relais befindet und welche Position es hat. Zusätzlich gibt man die Modbus-UnitId an (in der Regel ist die UnitId 1) und welche Modbusbridge verwendet wird. Zusätzlich kann hier angegeben werden, ob das Relais invers funktioniert oder nicht. Es sind acht Relais pro Modul möglich und insgesamt vier Module verfügbar, d. h. 32 Relais, die man schalten kann. Vier je Modul können, wenn gewollt, invers geschaltet werden. 

Temperatur – Consolinno Modbus Temperature Sensor 

Das Temperaturmodul funktioniert in der Einstellung ähnlich wie das Relais. Es können zwar nur drei Temperaturmodule konfiguriert werden, aber je Modul sind 16 Temperatursensoren vorhanden. Zusätzlich bietet das Temperaturmodul eine weitere Möglichkeit, sollten die 16 Temperatursensoren bzw. Anschlüsse für Temperatursensoren nicht benötigt werden: 

Sensor – Consolinno Modbus Signal Sensor 

Das Temperaturmodul ermöglicht auch das Auslesen von analogen Signalen. Im simplen Fall kann erkannt werden, ob ein Gerät aktiv ist (An/Aus) oder ob es einen Fehler hat (die Peripherie bietet hierfür meist einen analogen Anschluss). Die Konfiguration funktioniert ähnlich wie beim Temperatursensor, hinzukommt aber, dass der Signaltyp festgelegt werden kann (Error oder Status → AN/AUS) und ob das Signal invers ist. Das heißt: Sollte ein Signal anliegen, wird KEIN Error ausgelesen bzw. der Status ist „Aus“ und erst wenn das analoge Signal fehlt, dann wird ein Error gelesen bzw. Der Status ist „An“. 

PWM – Consolinno Modbus PWM 

Das PWM-Modul stellt ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal zur Verfügung: Es kann eine Effektivspannung von 0-20V mit einer Unterteilung von 1000 Schritten ausgegeben werden. Der Standardanwendungsfall für dieses Modul ist das Ansteuern einer Pumpe mit Signaleingang zur Leistungsregulierung. Bei der Konfiguration des PWM kann neben Modulnummer und Position ein Startwert vorgegeben sowie das Signal als „invertiert“ eingestellt werden. Letzteres dient der leichteren Bedienung: Im Beispiel der Heizungspumpe bedeuten 0V meist „volle Leistung“ und 20V „Pumpe aus“. Dementsprechend passt hier die Invertierung „0≙20V;1000≙0V“ besser zur Intuition. 
 
Übrigens: Man kann mit dem PWM-Konfigurator auch die Frequenz der PWM-Signale abändern, falls ein Gerät mit der Standardfrequenz von 200Hz nicht zusammenspielen sollte. 
 

In Entwicklung: AIO 

Das AIO-Modul ist zum derzeitigen Zeitpunkt noch in einer Entwicklungsphase, daher kann hier nicht weiter drauf eingegangen werden. Die Leaflet Base-Software erlaubt es allerdings, außerhalb von OpenEMS das AIO Modul zu benutzen. Der Support innerhalb von OpenEMS wird in naher Zukunft bereitgestellt.

Unser Mitglied Consolinno Energy gibt uns in den nächsten Wochen einen Einblick in die praktische Nutzung von OpenEMS. Zum Start:

Das Leaflet: Kleines Gerät – ganz groß!

Was ist das Leaflet von Consolinno? 

Ob einfache Wärmepumpen, Mischer, Temperatursensoren, Einschalten von Sensoren oder die eigene Wohnzimmerlampe: Die Consolinno Leaflets sind – so klein sie auch sein mögen – modular erweiterbar für einen breiten Anwendungszweck. 

Das modulare Leaflet besteht aus einem Grundmodul, dem Herzstück des Stacks, und weiteren Modulen, die wie Klemmbausteine einfach angesteckt werden können: schaltbare Relais, regelbare PWM-Signale, lesbare Temperaturen oder analoge Signale zum Ein- oder Auslesen. Das Leaflet kann’s.

Muss man den gesamten Stack nutzen, damit das Leaflet voll funktionsfähig ist? 

Nein! Der Schlüssel ist die Modularität: Dadurch kann der Anwender passgenau seine Anforderungen decken. Die einzige Voraussetzung ist das Grundmodul. Müssen zum Beispiel lediglich Wärmepumpen ein- und ausgeschaltet werden, kann nur das Relaismodul genutzt werden. Das gleiche gilt auch für die anderen Erweiterungsmodule. 

Welche Vorteile hat das Leaflet? 

Klein, stark und modular: Sein schmaler Aufbau ermöglicht es, einen umfangreichen Leaflet-Stack selbst in kleine Schaltschränke zu verbauen. Das Grunddesign, den Aufbau wie Klemmbausteine flexibel zu erweitern oder zu reduzieren, vereinfacht die Installation. Außerdem können mehrere Module des gleichen Typs mit einem Grundmodul kombiniert werden. 

• Temperaturmodul: Anschlüsse für 16 Temperatursensoren – bis zu dreimal pro Aufbau
• Relaismodul: Anschlüsse für 4 schließende Relais und 4 Wechsler (bis zu 8 Relais pro Modul steuerbar) – bis zu viermal pro Aufbau
• PWM-Modul: 4 Anschlüsse – bis zu achtmal pro Aufbau
• Analog Input/Output: 4 Anschlüsse – bis zu siebenmal pro Aufbau

Ein weiterer Vorteil ist, dass auf dem Grundmodul mit dem Raspberry Pi ein kleiner Computer verbaut ist. Und hier kommt OpenEMS ins Spiel: Mit dem Raspberry Pi ist es möglich, Programme wie OpenEMS oder auch eigene Software laufen zu lassen. Das bedeutet, egal ob für große Anlagen, den eigenen Haushalt oder für Bastler, das Leaflet bietet alle Optionen für jeden möglichen Anwendungsbereich. 

Im OpenSource Energiemanagementsystem OpenEMS kann das Leaflet ganz einfach konfiguriert werden.  Mehr dazu im Leitfaden: How To Leaflet.

On 24th April 2016 the first „Hello World“ commit for OpenEMS was made. Now, exactly five years later, OpenEMS has an estimated total value of more than 11,5 million USD. And the story goes on…