Солнечные панели и KNX: интеграция Fronius Symo по Modbus для оптимизации самопотребления
Подключение инвертора Fronius к KNX через SunSpec Modbus TCP предоставляет системе автоматизации здания данные о реальной выработке PV и мощности сети — что позволяет реализовать логику самопотребления, смещающую управляемые нагрузки на время избыточной генерации, снижая потребление из сети и максимизируя ценность собственной солнечной энергии.
Fronius SunSpec Modbus TCP: включение интерфейса
Инверторы Fronius — Symo, Primo, Gen24 и Gen24 Plus — реализуют интерфейс Modbus TCP по стандарту SunSpec Alliance, который предоставляет стандартизированную карту регистров для данных солнечного инвертора. Интерфейс отключен по умолчанию и должен быть включен в веб-сервере инвертора до того, как какой-либо шлюз сможет подключиться.
Включение Modbus TCP на инверторе 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 correctlyТребования к сети: инвертор Fronius и шлюз KNX Modbus должны находиться в одном сегменте LAN или иметь маршрутизируемый IP-доступ. Назначьте статический IP-адрес инвертору в настройках сети веб-сервера — аренда DHCP может измениться и нарушить опрос шлюза после перезагрузки маршрутизатора.
Шлюз KNX Modbus: таблица сигналов Intesis IN701KNX
Intesis IN701KNX работает как мастер Modbus TCP, опрашивая регистры инвертора Fronius с настраиваемым интервалом и публикуя значения в групповые адреса KNX с помощью инструмента конфигурации MAPS. Приведенная ниже таблица сигналов дает полное отображение для мониторинга PV.
| Регистр Modbus | Описание | KNX DPT | Групповой адрес |
|---|---|---|---|
| 40070 | Выходная мощность PV AC (Вт) | DPT 13.010 (4-байтовый знаковый) | 9/0/0 — Мощность PV Вт |
| 40225 | Мощность сети (Вт, +импорт/−экспорт) | DPT 13.010 (4-байтовый знаковый) | 9/0/1 — Мощность сети Вт |
| 40080 | Энергия переменного тока сегодня (Вт·ч) | DPT 12.001 (4 байта без знака) | 9/0/2 — Энергия сегодня Вт·ч |
| 40493 | SOC аккумулятора (%, Gen24 Plus) | DPT 5.001 (1 байт, %) | 9/1/0 — SOC аккумулятора |
| 40495 | Мощность аккумулятора (Вт, Gen24 Plus) | DPT 13.010 (4-байтовый знаковый) | 9/1/1 — Мощность аккумулятора Вт |
Ключевые настройки конфигурации MAPS
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
Логика самопотребления: MDT Logic Module или Loxone
Имея в реальном времени мощность сети на GA 9/0/1, логический контроллер KNX может включать управляемые нагрузки всякий раз, когда избыточная генерация превышает порог. Приоритетная последовательность гарантирует, что нагрузки с наибольшей ценностью активируются первыми и отключаются последними.
Логика приоритета самопотребления
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 cyclingMDT Logic Module (SCN-LOGM.01)
- Compare block: GA 9/0/1 < -1000 → output 1
- Блок таймера: задержка включения 60 с предотвращает цикличность
- Приоритетный секвенсор: И/ИЛИ с индивидуальными порогами
- 16 логических каналов покрывают все сценарии ФЭП в одном устройстве
Loxone Miniserver
- Виртуальный вход KNX: GA 9/0/1 → переменная Loxone
- Интеллектуальный блок управления помещением для SG Ready
- Энергомонитор Loxone визуализирует собственное потребление
- Аналоговый выход на EVCC через HTTP для управления электромобилем
Интеграция теплового насоса SG Ready
SG Ready (Smart Grid Ready) — это стандарт немецкой ассоциации тепловых насосов, предоставляющий 2-битный интерфейс, позволяющий внешним сигналам — включая автоматизацию зданий и избыток от PV — влиять на режим работы теплового насоса. Два входа сухих контактов (S1 и S2) на плате управления тепловым насосом управляются бинарными выходами KNX.
| Состояние | S1 | S2 | Режим | Триггер избытка PV |
|---|---|---|---|---|
| Состояние 1 | 1 | 0 | Заблокирован (блокировка EVU) | Сигнал пикового тарифа сети — блокировка компрессора |
| Состояние 2 | 0 | 0 | Нормальная работа | По умолчанию / без сигнала PV |
| Состояние 3 | 0 | 1 | Поощрение (высокая мощность) | Surplus > 3 kW → run at increased set-point |
| Состояние 4 | 1 | 1 | Максимум (полная мощность) | Surplus > 6 kW → maximum heating power |
Примечание по подключению: S1 и S2 — это безнапотенциальные контакты — подключайте контакты реле двоичного выхода KNX (без напряжения) непосредственно к клеммам SG Ready теплового насоса. Не подавайте 230 В или 24 В на эти клеммы. Уточните номинал контактов у производителя теплового насоса: большинство входов SG Ready принимают сигнальный ток 24 В DC; сухой контакт двоичного выхода KNX должен быть рассчитан на напряжение сигнала теплового насоса (обычно 12–30 В DC при 10–20 мА).
Интеграция аккумулятора Fronius Gen24
Fronius Gen24 Plus с аккумулятором BYD HVS или LG RESU предоставляет состояние заряда и мощность аккумулятора через регистры Modbus TCP. Добавление информации о SOC аккумулятора в логику самопотребления предотвращает включение управляемых нагрузок, когда аккумулятор разряжен и требует приоритетной зарядки.
Условия самопотребления с учетом аккумулятора
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 powerАльтернатива SMA Sunny Boy
Инверторы SMA также реализуют SunSpec Modbus TCP на порту 502, используя ту же цепочку интеграции через шлюз Intesis IN701KNX. Процедура настройки и ключевые регистры немного отличаются от Fronius.
Настройка Modbus TCP для SMA Sunny Boy
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).
Расчет коэффициента самопотребления
Коэффициент самопотребления и коэффициент самообеспечения — ключевые KPI для системы PV+KNX. Оба показателя могут быть рассчитаны и отображены в реальном времени системой визуализации KNX с использованием значений из групповых адресов шлюза Modbus.
Формулы KPI для Gira X1 или 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 yieldРеалистичные цели: без управляемых нагрузок типичное домохозяйство достигает 25–35% самопотребления (большая часть PV генерируется в полдень, когда жильцы отсутствуют). С зарядкой EV и SG Ready теплового насоса, смещенной на солнечные часы, самопотребление возрастает до 60–80%. С добавлением аккумулятора достижимо 80–95%.
Облако Fronius Solar.web для отчетов по энергопотреблению
Для отчетов BREEAM, требующих исторических данных о выработке PV, REST API Fronius Solar.web (api.solarweb.com) предоставляет почасовые, дневные и месячные итоги по энергии. Это облачное дополнение не заменяет локальный Modbus TCP для управления в реальном времени.
Solar.web API против локального 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 ineffectiveОграничение экспорта PV через Modbus
Некоторые операторы распределительных сетей (DNO) требуют ограничения экспорта PV в сеть, особенно для крупных жилых и коммерческих систем. Fronius поддерживает динамическое ограничение мощности через специальный регистр хранения Modbus, что позволяет KNX снижать выходную мощность инвертора при необходимости.
Логика ограничения экспорта
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)
Тестирование ввода в эксплуатацию с помощью Group Monitor ETS6
Проверьте полную интеграцию Fronius–Intesis–KNX в солнечный день с помощью Group Monitor ETS6. Последовательность тестов подтверждает опрос Modbus, правдоподобность данных, триггер самопотребления и функцию реле SG Ready без необходимости в специализированных инструментах для настройки PV.
Последовательность тестов при вводе в эксплуатацию
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
Проверка знака сигнала
Убедитесь, что GA 9/0/1 отрицательный (экспорт) в солнечный полдень. Если он положительный, когда веб-сервер Fronius показывает экспорт, направление CT интеллектуального счетчика перевернуто — поменяйте местами вторичные выводы CT (S1/S2) или инвертируйте знак регистра Modbus в конфигурации IN701KNX MAPS.
Проверка интервала опроса
Наблюдайте GA 9/0/0 в Group Monitor — он должен обновляться каждые 10 секунд. Если обновления происходят реже, проверьте настройку интервала опроса IN701KNX в MAPS и убедитесь, что нет тайм-аута Modbus TCP. Уменьшите значение тайм-аута, если инвертор медленно отвечает.
Нужен щит интеграции Fronius KNX, собранный и введенный в эксплуатацию по спецификации?
Мы проектируем низковольтные щиты со шлюзом Intesis Modbus–KNX, проводкой SG Ready, ограничением экспорта и полной документацией по вводу в эксплуатацию ETS6 — поставляем проверенными и протестированными на вашем объекте.
Запросить предложение →