Fotowoltaika · Fronius · Modbus TCP · KNX · SG Ready · 10 min czytania

Fotowoltaika i KNX: Integracja Fronius Symo Modbus dla optymalizacji autokonsumpcji

Podłączenie falownika Fronius do KNX przez SunSpec Modbus TCP dostarcza systemowi automatyki budynkowej rzeczywistych danych o wydajności PV i mocy sieciowej – umożliwiając logikę autokonsumpcji, która przesuwa sterowalne obciążenia na okresy nadwyżki generacji, redukując pobór z sieci i maksymalizując wartość lokalnej instalacji solarnej.

Fronius SunSpec Modbus TCP: włączanie interfejsu

Falowniki Fronius — Symo, Primo, Gen24 i Gen24 Plus — implementują interfejs Modbus TCP SunSpec Alliance, który zapewnia znormalizowaną mapę rejestrów dla danych z falownika słonecznego. Interfejs jest domyślnie wyłączony i musi być włączony w serwerze WWW falownika, zanim jakiekolwiek bramy będą mogły się połączyć.

Włączanie Modbus TCP na falowniku Fronius

1. Connect to inverter webserver: http://<inverter-IP>
   (default IP shown on inverter display → Settings → Network)

2. Navigate to: Settings > Modbus
   Enable Modbus TCP: ON
   TCP port: 502 (default, leave unchanged)
   SunSpec model: enabled

3. Key holding registers (read-only):
   Register 40070 → AC power output     (int16, W)
   Register 40080 → AC energy today     (uint32, Wh)
   Register 40225 → Grid power          (int16, W, Gen24 with smart meter)
                    Positive = import, Negative = export
   Register 40493 → Battery SOC         (Gen24 Plus only, 0–100%)
   Register 40495 → Battery power       (Gen24 Plus only, int16, W)

4. Fronius smart meter must be installed and paired
   for grid power register 40225 to report correctly

Wymagania sieciowe: Falownik Fronius i bramka KNX Modbus muszą znajdować się w tym samym segmencie LAN lub mieć dostęp IP przez routing. Przypisz statyczne IP do falownika w ustawieniach sieciowych serwera WWW — dzierżawy DHCP mogą się zmieniać i przerwać odpytywanie bramki po restarcie routera.

Bramka KNX Modbus: tabela sygnałów Intesis IN701KNX

Intesis IN701KNX działa jako master Modbus TCP, odczytuje rejestry falownika Fronius w konfigurowalnym odstępie czasu i publikuje wartości na adresy grupowe KNX za pomocą narzędzia konfiguracyjnego MAPS. Poniższa tabela sygnałów przedstawia pełne mapowanie dla monitorowania PV.

Rejestr ModbusOpisKNX DPTAdres grupowy
40070Moc wyjściowa AC PV (W)DPT 13.010 (4-bajtowa ze znakiem)9/0/0 — Moc PV W
40225Moc sieci (W, +pobór/−oddawanie)DPT 13.010 (4-bajtowa ze znakiem)9/0/1 — Moc sieci W
40080Energia AC dzisiaj (Wh)DPT 12.001 (4-bajtowa liczba bez znaku)9/0/2 — Energia dzisiaj Wh
40493SOC akumulatora (%, Gen24 Plus)DPT 5.001 (1-bajtowy %)9/1/0 — SOC akumulatora
40495Moc akumulatora (W, Gen24 Plus)DPT 13.010 (4-bajtowa ze znakiem)9/1/1 — Moc akumulatora W

MAPS konfiguracja kluczowych ustawień

Protocol: Modbus TCP Master
Remote IP: <Fronius static IP>
Remote port: 502
Poll interval: 10 seconds (fast enough for self-consumption logic)
Connection timeout: 5 seconds
Byte order: Big-endian (SunSpec standard)
Word order: Big-endian

Logika autokonsumpcji: MDT Logic Module lub Loxone

Dzięki dostępnej w czasie rzeczywistym mocy sieciowej na GA 9/0/1, kontroler logiczny KNX może załączać sterowane odbiory, gdy nadwyżka przekroczy próg. Kolejność priorytetów zapewnia, że najcenniejsze odbiory są aktywowane jako pierwsze i wyłączane jako ostatnie.

Logika priorytetów autokonsumpcji

Trigger condition: GA 9/0/1 (Grid Power) < −1000W
  → surplus export greater than 1 kW

Priority sequence (activate in order, release in reverse):
  1. Heat pump SG Ready (State 3 encouraged mode)
     → KNX binary output → heat pump S1/S2 terminals
  2. EV charger current increase (via EVCC/OCPP)
     → increase from 6A minimum toward surplus limit
  3. Immersion heater ON
     → KNX binary output → 3kW immersion contactor

Deactivation: GA 9/0/1 > −200W (export below 200W)
  → release loads in reverse priority order
  → 60-second hysteresis to prevent rapid cycling

MDT Logic Module (SCN-LOGM.01)

  • Compare block: GA 9/0/1 < -1000 → output 1
  • Blok czasowy: 60s opóźnienie załączenia zapobiega cyklowaniu
  • Sekwencer priorytetów: AND/OR z indywidualnymi progami
  • 16 kanałów logicznych obsługuje wszystkie scenariusze PV w jednym urządzeniu

Loxone Miniserver

  • Wirtualne wejście KNX: GA 9/0/1 → zmienna Loxone
  • Inteligentny blok sterownika pomieszczenia dla SG Ready
  • Monitor energii Loxone wizualizuje autokonsumpcję
  • Wyjście analogowe do EVCC przez HTTP do sterowania EV

Integracja pompy ciepła SG Ready

SG Ready (Smart Grid Ready) to standard niemieckiego stowarzyszenia pomp ciepła, zapewniający interfejs 2-bitowy, który umożliwia sygnałom zewnętrznym – w tym automatyce budynkowej i nadwyżce PV – wpływanie na tryb pracy pompy ciepła. Dwa bezpotencjałowe wejścia przekaźnikowe (S1 i S2) na płycie sterującej pompy ciepła są sterowane przez wyjścia binarne KNX.

StanS1S2TrybWyzwalacz nadwyżki PV
Stan 110Zablokowany (blokada EVU)Sygnał taryfy szczytowej sieci — blokada sprężarki
Stan 200Normalna pracaDomyślnie / brak sygnału PV
Stan 301Zachęcany (wysoka moc)Surplus > 3 kW → run at increased set-point
Stan 411Maksimum (pełna moc)Surplus > 6 kW → maximum heating power

Uwaga dotycząca okablowania: S1 i S2 to styki bezpotencjałowe – podłącz bezpotencjałowe styki przekaźnika binarnego KNX (bez napięcia) bezpośrednio do zacisków SG Ready pompy ciepła. Nie podawaj 230V ani 24V na te zaciski. Potwierdź obciążalność styków z producentem pompy ciepła: większość wejść SG Ready akceptuje sygnał prądowy 24V DC; suchy styk przekaźnika binarnego KNX musi być przystosowany do napięcia sygnałowego pompy ciepła (typowe 12–30V DC przy 10–20 mA).

Integracja baterii Fronius Gen24

Fronius Gen24 Plus z baterią BYD HVS lub LG RESU udostępnia stan naładowania i moc baterii poprzez rejestry Modbus TCP. Dodanie świadomości SOC baterii do logiki autokonsumpcji zapobiega aktywacji sterowanych odbiorników, gdy bateria jest rozładowana i wymaga priorytetowego ładowania.

Warunki autokonsumpcji z uwzględnieniem baterii

GA 9/1/0 (Battery SOC) conditions:

  SOC < 20%:
    → Pause all controllable loads
    → Prioritise battery charging from PV
    → SG Ready → State 2 (normal, don't add extra heat pump load)

  SOC > 80% AND GA 9/0/1 (Grid Power) < −500W:
    → Activate controllable loads (battery sufficiently full)
    → Standard priority sequence applies

  Battery power (GA 9/1/1):
    → Negative = battery charging (absorbing PV surplus)
    → Positive = battery discharging (supplying building)
    → Use to calculate net PV available for controllable loads:
       Available = PV power − battery charging power

Alternatywa dla SMA Sunny Boy

Falowniki SMA również implementują SunSpec Modbus TCP na porcie 502, używając tego samego łańcucha integracji przez bramę Intesis IN701KNX. Procedura włączania i kluczowe rejestry różnią się nieco od Fronius.

Konfiguracja SMA Sunny Boy Modbus TCP

Enable in SMA webserver:
  Settings > External communication > Modbus > ON
  TCP port: 502

Key registers (read-only, unit ID 3):
  30775 → AC power output   (uint32, W, 2 registers)
  30517 → Daily yield       (uint32, Wh, 2 registers)
  30513 → Total yield       (uint32, kWh × 1000)
  30521 → Operating status  (uint32, enum)

Note: SMA registers are uint32 (2×16-bit), big-endian.
Configure IN701KNX signal type as 32-bit unsigned integer.
SMA does not provide a signed grid power register without
a separate SMA Energy Meter — add SMA Energy Meter for
grid flow monitoring (registers 30865/30867 on Meter unit ID).

Obliczanie wskaźnika autokonsumpcji

Wskaźnik autokonsumpcji i stopień samowystarczalności to kluczowe KPI dla systemu PV-plus-KNX. Oba wskaźniki mogą być obliczane i wyświetlane w czasie rzeczywistym przez system wizualizacji KNX przy użyciu wartości z adresów grupowych bramy Modbus.

Formuły KPI dla Gira X1 lub IP-Symcon

Self-consumed power (W):
  = PV power (GA 9/0/0) − max(0, −Grid power (GA 9/0/1))
  (PV output minus what is being exported)

Self-consumption rate (%):
  = Self-consumed power / PV power × 100
  Target: > 70% with EV + heat pump controllable loads

Self-sufficiency rate (%):
  = Self-consumed power / Total building demand × 100
  Total demand = PV power − grid export + grid import
               = GA 9/0/0 + max(0, GA 9/0/1)

Annual self-consumption: log daily GA 9/0/2 (Energy today Wh)
  → accumulate in IP-Symcon variable → annual total kWh
  → self-consumption rate = annual self-consumed / annual yield

Realistyczne cele: Bez sterowalnych odbiorów typowe gospodarstwo domowe osiąga 25–35% autokonsumpcji (większość energii PV jest wytwarzana w południe, gdy mieszkańców nie ma). Dzięki ładowaniu EV i pompie ciepła SG Ready przesuniętym na godziny słoneczne autokonsumpcja wzrasta do 60–80%. Z dodatkowym magazynem bateryjnym możliwe jest osiągnięcie 80–95%.

Fronius Solar.web chmura do raportów energetycznych

W przypadku raportów energetycznych BREEAM wymagających historycznych danych o wydajności PV, interfejs REST API Fronius Solar.web (api.solarweb.com) dostarcza sumy energii godzinowe, dzienne i miesięczne. Ten interfejs chmurowy uzupełnia – ale nie zastępuje – lokalnego Modbus TCP do sterowania w czasie rzeczywistym.

Solar.web API a lokalny Modbus TCP

Solar.web REST API (api.solarweb.com):
  Latency: 1–5 minutes (cloud polling cycle)
  Use for: BREEAM energy reports, historical analysis,
           CSV export for energy assessors
  Poll: daily at 23:59 from IP-Symcon or ARISTO BewO
  Output: daily/monthly kWh → CSV → energy assessor

Local Modbus TCP (Fronius register 40070/40225):
  Latency: < 1 second (direct LAN poll at 10s interval)
  Use for: ALL real-time self-consumption control
           SG Ready triggers, EV current adjustment,
           export limiting, immersion heater switching

NEVER use cloud API for real-time control —
  1–5 minute latency makes load shifting ineffective

Ograniczanie eksportu PV przez Modbus

Niektórzy operatorzy sieci dystrybucyjnych (DNO) wymagają ograniczenia eksportu PV do sieci, szczególnie w większych instalacjach mieszkaniowych i komercyjnych. Fronius obsługuje dynamiczne ograniczanie mocy poprzez dedykowany rejestr holdingowy Modbus, umożliwiając KNX ograniczenie mocy falownika w razie potrzeby.

Logika ograniczania eksportu

Fronius power limit register:
  Register 40149 → power limit (0–100%, write-capable)
  Write via IN701KNX output signal (Modbus write function 06)

KNX export limiting conditions:
  IF GA 9/0/1 (Grid Power) < −export_limit_W
  AND GA 9/1/0 (Battery SOC) > 95%
  → Write 50% to register 40149 (throttle to half output)

  IF GA 9/0/1 > −export_limit_W × 0.8
  → Write 100% to register 40149 (restore full output)

  Hysteresis: 30-second delay before restoring full output
  (prevents rapid hunting around the export limit threshold)

Test uruchomieniowy z ETS6 Group Monitor

Zweryfikuj pełną integrację Fronius–Intesis–KNX w słoneczny dzień za pomocą ETS6 Group Monitor. Sekwencja testowa potwierdza odpytywanie Modbus, wiarygodność danych, wyzwalanie autokonsumpcji i funkcję przekaźnika SG Ready bez potrzeby specjalistycznych narzędzi do uruchamiania PV.

Sekwencja testów uruchomieniowych

1. PV data verification (by 10:00 on a sunny day):
   ETS6 Group Monitor → watch GA 9/0/0
   → confirms PV Power W > 0 and rising with irradiance
   → compare with Fronius webserver display (should agree ±2%)

2. Grid flow verification:
   GA 9/0/1 should be negative when PV > building consumption
   GA 9/0/1 should be positive when PV < building consumption
   Turn off major loads, re-check sign changes

3. SG Ready functional test (without waiting for solar surplus):
   ETS6 Group Monitor → write −4000 to GA 9/0/1 (simulate export)
   → confirm Logic Module condition fires (GA 9/0/1 < −1000)
   → confirm SG Ready relay activates (State 3: S1=0, S2=1)
   → confirm with heat pump display (mode indicator changes)
   → restore: write 0 to GA 9/0/1 → relay deactivates

4. Battery SOC check (Gen24 Plus):
   GA 9/1/0 value should match Fronius webserver battery SOC %

5. Export limit test:
   Write 50 to power limit register via Group Monitor write
   → confirm Fronius webserver shows 50% power limit active

Sprawdzenie znaku

Potwierdź, że GA 9/0/1 jest ujemne (eksport) w słoneczne południe. Jeśli wskazuje dodatnio, gdy serwer WWW Fronius pokazuje eksport, kierunek przekładnika prądowego (CT) inteligentnego licznika jest odwrócony – zamień przewody wtórne CT (S1/S2) lub odwróć znak rejestru Modbus w konfiguracji IN701KNX MAPS.

Weryfikacja interwału odpytywania

Obserwuj GA 9/0/0 w Group Monitor – powinno aktualizować się co 10 sekund. Jeśli aktualizacje występują rzadziej, sprawdź ustawienie interwału odpytywania IN701KNX w MAPS i upewnij się, że nie ma timeoutu Modbus TCP. Zmniejsz wartość timeoutu, jeśli falownik reaguje wolno.

Potrzebujesz panelu integracyjnego Fronius KNX zbudowanego i uruchomionego zgodnie ze specyfikacją?

Projektujemy niskonapięciowe szafy z bramką Intesis Modbus–KNX, okablowaniem SG Ready, ogranicznikiem eksportu i pełną dokumentacją uruchomieniową ETS6 — dostarczane przetestowane i zweryfikowane na miejscu.

Poproś o wycenę →
Ładowanie...
Powrót do góry