Anleitung Smartbox V4.0 M-Bus Uni HD

Einleitung

Diese Anleitung beschreibt nur den Vorgang zum Einbinden/Verwalten von M-Bus-Zählern für das E.ON Kraftwerk Uni Heidelberg.

Für die Ersteinrichtung einer Smartbox V4.0 siehe Anleitung Parametrierung Smartbox V4.0.

Parametrierung der Smartbox V4.0

Die Smartboxen werden über eine Web-Anwendung parametriert, die beim WinCC Client 6 (ES) durch einen Internetbrowser per IP-Adresse (GW-Süd: 10.1.3.100 / GW-West: 10.1.3.101) aufgerufen werden kann. Allerdings ist eine Anmeldung nötig. Die Anmeldedaten können aus Passwork entnommen werden.

Navigationsleiste

Nach der Anmeldung erscheint standardmäßig die Seite "Haupteinstellungen". Auf der linken Seite befindet sich das Navigationsmenü. Für das Bearbeiten und Hinzufügen von Zählern sind nur die Unterpunkte der Kategorie "Einstellungen" nötig. Auf manchen Seiten sind Schaltflächen mit der Bezeichnung "Erweitert +" zu finden. Diese öffnen weitere Einstellungen, um auf alle Einstellungen der Seite zugreifen zu können.

M-Bus Zähler anlegen

Zähler suchen

Es können maximal 60 Zähler (MBus-Lasten) angelegt werden.

Suchen nach Primäradresse

Vorab muss unter Einstellungen->Eingänge->Wired M-Bus->Wired M-Bus einrichten der neue Zähler über "M-Bus Zähler suchen" eingelesen werden. Der Zähler wird dann automatisch der Tabelle hinzugefügt. Andernfalls kann auch über "Scan Primäradressen" ein kompletter Scan durchgeführt werden. Bei diesem Vorgang werden alle Primäradressen von 0 bis 250 nach Zählern gescannt. Der Vorgang kann bis zu 10 Minuten dauern. Ist der Scan abgeschlossen, werden alle gefundenen Zähler in der Tabelle hinzugefügt. Bereits vorhandene Zähler bleiben bestehen, bis sie manuell über die Schaltfläche "-" gelöscht werden.

Suchen nach Sekundäradresse

Wenn sich mehr als ein Zähler im M-Bus-Netz befinden, die keine Primäradresse konfiguriert haben, erhalten diese standardmäßig die Adresse 0. Da in diesem Fall also mehrfach die Primäradresse 0 auftaucht, kann auf Grund doppelter Primäradressen keiner dieser Zähler in die Wired M-Bus Tabelle eingelesen werden. Um die Zähler trotzdem einlesen und ihnen neue Primäradressen zuweisen zu können, müssen die neuen Zähler über ihre Sekundäradresse eingelesen werden. Dafür kann man auf der Seite "Wired MBus einrichten" über die Schaltfläche "M-Bus Zähler suchen" gezielt die Sekundäradresse eines Zählers angeben. Die Sekundäradresse muss immer 8-stellig sein! Ist die Sekundäradresse nicht bekannt, handelt es sich im Regelfall um die Seriennummer des Zählers mit führenden Nullen. Wenn nach Drücken auf die Schaltfläche der Zähler gefunden wurde, wird dieser automatisch der Tabelle hinzugefügt. Um dem Zähler eine Primäradresse zuweisen zu können, muss zuerst in der Spalte "A" (für Adresse) im Dropdown "P" (für Primär) ausgewählt werden. Anschließend muss neben der Schaltfläche "Neue Adresse für Zähler" einmal die Nummer des Zählers aus der Spalte "#" und daneben die neue Primäradresse eingegeben und schließlich auf die Schaltfläche geklickt werden. Danach muss eventuell erneut in der Spalte "A" beim Zähler auf "P" gestellt werden.

Die Sekundäradressen ALLER Zähler müssen UNTERSCHIEDLICH und somit EINDEUTIG sein! Ist dies nicht der Fall, werden neue Zähler entweder nicht in die Tabelle aufgenommen (nach Scan) oder die Zähler mit gleichen Adressen überschreiben sich gegenseitig!

Zähler editieren

Die erste Spalte der Tabelle zeigt die Geräte-Nummern. In der Spalte "Aktiv" muss der Haken gesetzt sein, wenn von diesem Zähler Daten ausgelesen werden sollen. In der Spalte "TPID" wird der Name des Zählers angegeben, welcher am besten gemäß dem nachfolgenden Beispiel definiert wird: WMZ_133_Studentenwohnheim (Wärme-/Kältemengenzähler_Gebäudenummer_Name). Bei Druck- und Differenzdruckzählern sieht es z.B. so aus: WMZ_ANDI_133_Studentenwohnheim_Dr (Wärme-/Kältemengenzähler_ANDI_Gebäudenummer_Name_Druckart [Dr/DDr]). Es können keine Leerzeichen oder Umlaute verwendet werden! Bei "Messzyklus" wird die Einstellung auf "Default" belassen. Die Spalte "A" bestimmt, ob die Zähler nach ihrer Primär- oder ihrer Sekundäradresse abgefragt werden sollen (P=primär / S=sekundär). Hier wird P ausgewählt. Unter "PriAdr" und "SekAdr" können die Primär- und Sekundäradressen der Zähler eingesehen werden. Unter "Hrst." sieht man eine Abkürzung für den Hersteller des jeweiligen Zählers. "Medium" zeigt die Auslegung des Zählers: 04 Wärme (Rücklauf) = Wärmemengenzähler, 12 Wärme (Vorlauf) = Kältemengenzähler, 24 Druck/21 Heißwasser = Druck oder Differenzdruck. Bei "Treibername" muss der richtige Zählertreiber zugewiesen werden. Es gibt für die Wärme-/Kältemengenzähler mehrere verschiedene Treiber (WKMZ/WKMZ_2/WKMZ_3/WKMZ_4...), da nicht jeder Zähler dieselben M-Bus-Protokolle für die Messwerte verwendet. Um den passenden Treiber zu ermitteln, sollte einmal mit der Funktion "Testen" unter der Tabelle der entsprechende Zähler mit jedem Treiber getestet werden, bis alle benötigten Messwerte angezeigt werden. Für Drücke und Differenzdrücke gibt es die Treiber "DRK"/"DRK_2" und "DDRK". Treiber werden benötigt, um nur die benötigten Werte auslesen zu können. Bei Bedarf können auch weitere Treiber erstellt werden. Die Spalte "Bemerkungen" ist nicht relevant, kann aber für Kommentare genutzt werden. Wurden alle Zähler angelegt, müssen die Änderungen mit "Übernehmen" gespeichert werden.

Zähler überprüfen

Auf der Übersichtsseite "Wired M-Bus" sollten im Optimalfall alle Zähler ein grünes Kästchen in der ersten Spalte haben. Nach einem Neustart oder Übernehmen von Änderungen kann es 30-60 Sekunden dauern, bis die Kästchen von Rot auf Grün wechseln. Ist das nicht der Fall, sollten die Fehler ermittelt und behoben werden. Sollte das Kästchen eines Zählers rot sein, sollte vor allem die Kompatibilität mit dem gewählten Treiber überprüft werden. Über "Werte anzeigen" kann z.B. überprüft werden, welche Werte vom Treiber nicht ausgelesen werden. Bei fehlenden Werten entweder einen anderen Treiber testen oder ggf. einen neuen Treiber anlegen.

Modbus Slave Konfiguration

Über die Seite „Modbus Slave“ wird die Modbus Slave Konfiguration durchgeführt. Unter dem Punkt „TCP“ befinden sich die Einstellungen für die Modbus TCP Verbindung. Bei „Letzte Abfrage“ kann eingesehen werden, wann zuletzt Daten abgefragt wurden. Der Haken bei „Aktiv“ bestimmt, ob die Zählerdaten weitergegeben werden sollen oder nicht. „TCP port“ definiert die Remote-Adresse für die TCP-Verbindung zum Datensammler.

Wired MBus Tabelle

Modbus Geräteadressen

Hier müssen die Modbus-Geräteadressen unter Einstellungen->Kommunikationseinstellungen->Modbus Slave->Geräteadressen vergeben werden. Hierzu werden einfach die M-Bus Primäradressen als Modbus-Adressen verwendet. Außerdem sollte bei jedem Zähler die Option "Aktiv" auf „Ja“ stehen. Die Einstellungen müssen mit "Übernehmen" bestätigt werden.

Modbus Registeradressentabelle

Zuletzt werden unter Einstellungen->Kommunikationseinstellungen->Modbus Slave->Modbus Registeradressentabelle den einzelnen Messpunkten aller Zähler noch einmal ihre Registeradressen zugewiesen. Registeradressen dürfen nie doppelt vorkommen und sich nicht überschneiden. Sie bestimmen letztendlich, in welcher Reihenfolge die einzelnen Zählerwerte im Halteregister gelesen werden. Die Reihenfolge muss später mit der Struktur im Prozessdaten-DB im TIA-Projekt übereinstimmen! Auch hier wieder die Änderungen mit "Übernehmen" bestätigen.

Parametrierung abschließen

Um Kommunikationsfehler mit der Steuerung vorzubeugen, sollte nach Abschluss der Anpassungen die Smartbox im Navigationsmenü über "Neustart" neu gestartet werden. Dieser Vorgang kann 2-5 Minuten in Anspruch nehmen.

Fehlerbehandlung in Smartbox

Sind Kästchen bei "Wired M-Bus" in der ersten Spalte der Tabelle eine Minute nach erfolgtem Neustart oder dem Übernehmen von Änderungen noch immer nicht grün, sollte der Fehler anhand der Farbe und dem eventuell darin zu sehenden Fehlercode überprüft werden.

Farben:

Rot = Gerät liefert keine/nicht alle im Treiber definierten/nicht verwertbare Daten oder ist nicht erreichbar

Grün = Gerät hat volle Verbindung und empfängt alle vom Treiber definierten Daten

Blau = noch keine Verbindung erfolgt oder M-Bus abgeschaltet

Fehlercodes:

1 = Treiber nicht vorhanden

2 = Treiber defekt

4 = Auswahl der Sekundäradresse ist fehlgeschlagen

8 = nicht alle im Treiber vorgegebenen Messpunkte sind vorhanden

16 = AES Key fehlt

32 = falsche Sekundäradresse in der Antwort

64 = Zähler antwortet nicht

128 = Zählerantwort ist nicht decodierbar (steht auch oft für Treiberfehler)

Tipp: Wenn der Fehlercode 8 angezeigt wird, kann man mit einem Klick auf "Werte anzeigen" alle Werte sehen, die der Zählertreiber eingelesen hat und sieht somit auch welche Werte fehlen, also nicht vom Treiber verarbeitet werden konnten.

Programmierung Datensammler

Übersicht Programmabschnitt neue Gateways in TIA

Datensammler S7-1515 (TIA V15)

Damit die Werte der Zähler für das WinCC zur Verfügung stehen, müssen diese im TIA-Programm definiert werden. Hierzu wählt/erstellt man im TIA-Projekt unter CPU 0CBA04->Programmbausteine->01_Zähler Modbus (neue Gateways)->0x_GW-x die entsprechenden Datenbausteine und Programmteile.

PDB Prozessdaten Modbus

Im DB "PDB Prozessdaten Modbus_GW-x" (x=Name Gateway) werden alle Messpunkte gesammelt, die von der Smartbox empfangen wurden. Neue Zähler werden hier mit folgender Struktur angelegt:

Name: Wärme-/Kältemengenzähler_Gebäudenummer_Name (Beispiel: WMZ_133_Studentenwohnheim)

Datentyp: "WKMZ" bei Mengenzählern und "DRK"/"DDRK" bei Druck-/Differenzdruckzählern

Kommentar: M-BUS: (Primäradresse); DEVICE: ("#"-Nummer in Smartbox [Tabelle Wired M-Bus]). Nach Änderungen muss der DB übersetzt werden, um die Offsets (Länge des DBs in Bytes) zu aktualisieren.

PDB Daten für 0CBA04 WinLC

Im DB "PDB Daten für 0CBA04 WinLC" werden die Zählerwerte, zur Übergabe an das Step7-Programm im Microbox-PC in der 0CBA04, gesammelt. Sämtliche Zähler, die keine Drücke/Differenzdrücke sind, müssen aus dem zum Gateway zugehörigen „PDB Prozessdaten Modbus“ hier herein kopiert werden.

PDB Überwachung Messwertfehler

Im DB "PDB Überwachung Messwertfehler" müssen zur Messwertänderungsüberwachung Variablen vom Datentypen „ÜFeh“ angelegt werden. Da bereits alle Variablen für das Maximum von 60 Zählern angelegt wurden, müssen nur noch die Strukturen mit dem Namen "Reserve" wie im Prozessdaten-DB umbenannt werden.

PDB Connect Smartbox

Im DB "PDB Connect Smartbox_GW-x" (x=Name Gateway) werden die Parameter für die Verbindung zur Smartbox angegeben. Wenn mehr Zähler angelegt wurden als zwei MB_Client-Bausteine auslesen können, muss ein weiterer MB_Client und somit auch eine weitere Connect_Smartbox-Struktur definiert werden. Folgende Parameter werden hier eingestellt:

InterfaceID: 72

ID: (eins höher als vom vorherigen Connect_Smartbox)

ConnectionType: 11

ActiveEstablished: 1

RemoteAddress->ADDR: [1] 10 / [2] 1 / [3] 3 / [4] (Adresse Gateway)

RemotePort: 502

Überwachung Messwertänderung

Im FC "Überwachung Messwertänderung_GW-x" (x=Name Gateway) wird überprüft, ob sich die Zählwerte innerhalb von 8 Stunden ändern. Ist das nicht der Fall, wird die zugehörige Variable "Übertragungsfehler" gesetzt. Zum Anlegen einer neuen Zählerüberwachung wird wie folgt vorgegangen:

- Netzwerk mit demselben Namen wie im Prozessdaten-DB erstellen

- Additionsbaustein mit 4 Eingängen erstellen und die Messpunkte Leistung, Durchfluss, Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Zählers anhängen

- interne Variable "dummy_result" an OUT hängen

- FB1 aus 00_Allgemein hineinziehen und den neuen IDB als "IDB MesWtAend (Name Netzwerk)" benennen

- "dummy_result" an Messwert, "T#8H" an Zeit und die Variable Übertragungsfehler an Störung verknüpfen

- den neuen IDB anschließend in den Ordner "IDB" verschieben.

Modbus auslesen

Im FC "Modbus auslesen_x_GW-x" (x=Nummer Client, x=Name Gateway) wird eine Verbindung zur Smartbox hergestellt und die Zählerwerte in den Prozessdaten-DB übertragen. In Netzwerk 1 befindet sich der MB-Client. Da ein Client maximal 125 Halteregister verarbeiten kann müssen, je nach Länge des Prozessdaten-DBs, eventuell weitere FCs mit weiteren Clients angelegt werden, um alle Daten erfassen zu können. Der Name des Clients (des DBs) wird "IDB MB-Client_(Nummer Client) GW-(Name Gateway)" benannt. Die Eingänge REQ, DISCONNECT, DONE, BUSY, ERROR, STATUS werden mit den passenden Variablen aus dem DB "PDB Modbus auslesen_GW-(Name Gateway)" von einer noch nicht verwendeten Struktur verknüpft. An MB-MODE wird 103 (Modus: Daten lesen) geschrieben, an MB_DATA_ADDR wird die Start-Registeradresse, an MB_DATA_LEN die Länge an Registern, die ausgelesen werden sollen und an MB_DATA_PTR wird der Pointer, wo die Daten aus dem Modbus-Register abgelegt werden sollen, angehängt:

P#DB(Nr. Prozessdaten-DB).DBX(Startbyte) WORD (gleiche Zahl wie MB_DATA_LEN)

Beispiel: P#DB54.DBX0.0 WORD 112

An CONNECT kommt die zugehörige Connect_Smartbox-Struktur aus DB "PDB Connect Smartbox_GW-(Name Gateway)".

Daten rangieren

Im FC "Daten rangieren" werden die Werte aus dem Prozessdaten-DB in den WinLC-DB geschoben (nur von den Mengenzählern) und über eine PUT-Verbindung an den DB1010 im Step7-Programm gesendet.

Empfangsdaten-Baustein DB1010

Datensammler Microbox-PC (Step 7)

Da das Protokollieren der Zählerdaten für die monatliche Auslesung momentan noch über das alte Step 7-Programm im Microbox-PC läuft, müssen die Mengenzähler-Daten vom TIA-Programm vorübergehend in das Step 7-Programm geladen werden. Um das zu ermöglichen, müssen nachfolgende Bereiche im Step 7 angepasst werden.

DB Kom 0CBA04 Empfangsdaten

Die vom TIA gesendeten Zählerdaten werden in den DB1010 im Step7-Programm kopiert. Dieser DB sollte so angepasst werden, dass die Reihenfolge der Zähler und die Länge des DBs mit der aus dem WinLC-DB aus dem TIA-Programm übereinstimmen!

Kom M-BUS Protokoll

Im Step 7 muss das entsprechende Programm zur monatlichen Zählerprotokollierung (FC1000/1002/1004) in den entsprechenden Netzwerken angelegt oder bearbeitet werden, damit die Werte der Zähler für die monatliche Auslesung bereitstehen. In die Variable Gateway wird die entsprechende Nummer des Gateways (GW-Süd hat die 4) geschrieben, in die Variable WMZ_KMZ kommt entweder 1 für Wärme oder 2 für Kälte und die Zählerdaten und Maximalwerte werden aus dem DB101x (x=0 für GW-Süd / 1 für GW-...) in den DB1000/1002/1004 geladen.

!!!Wichtig!!!

1.    Alle im Step 7 geänderten/neuen DB's, FB's und FC's sollten bis zum Laden gemerkt oder ggf. notiert werden! Denn nach Durchführung der nötigen Anpassungen sollen nur die geänderten/neuen Bausteine und Programmteile markiert und geladen werden! Hierbei ist auch zu beachten, dass geänderte DB's/FB's IMMER vor oder zusammen mit den geänderten FC's geladen werden. Wird ein neuer Baustein/Programmteil nicht geladen oder ein FC geladen, der einen bisher nicht existierenden oder geänderten DB aufruft, kann das zu einem CPU-Stopp führen!

2.    Erst das Step7-Programm und dann das TIA-Programm laden!

Anpassungen im WinCC

Zum Anzeigen der Zählerwerte müssen diese natürlich nach den bekannten Verfahren in die WinCC-Bilder „Daten KMZ/WMZ Mod-Bus“ eingebunden werden. Also Variablen erstellen, Prozesswertarchive anlegen, Störmeldungen anlegen, Trends erstellen und die Übersichtsbilder für die Wärme-/Kältemengenzähler des entsprechenden Gateways anpassen. Diese Änderungen werden im WinCC Explorer nicht auf den Clients, sondern auf WinCC Server 1 durchgeführt.

Vor dem Komplettladen muss das weitere Vorgehen mit dem Werksleiter und der Leitwarte abgesprochen werden da, je nach Umfang der Änderungen, die WinCC-Runtime auf allen Clients für ca. 10-20 Minuten deaktiviert wird! Der gesamte Ladevorgang kann mehr als eine Stunde betragen!