hobbylab.jp 発電装置太陽光 840W 充電器制御 ModBus

　購入した充電器はJNGE Power Co.,Ltd の JN-MPPT-AL 40A。
この充電器を選んだ理由は、
　太陽光パネルが4枚、最大で840W、開放電圧が4枚直列接続で122.8(V)だった。
　充電器を調査してみるとほとんどがPV(太陽光パネル電圧)が100(V)である事が判り、途中太陽光パネルを2枚並列、 2枚直列接続で使用しなけれならないかと思っていました。
　このまま太陽光パネルを2枚並列でシステムを構築すると最大電流が18(A)になり、接続するケーブルも太くなるため、 PVが130(V)以上の物で、コストはケーブルの費用と比較して18千円程度までの物が無いか探していました。

時間が多少かかりましたが、24V蓄電池使用時PVが145(V)、しかも当時内容を判っていなかったのですが、購入前にインターネットで取得した取扱い説明書に右図の様なシステム図が掲載されており、文書にもRJ45コネクターがありRS485でPC(パーソナルコンピュータ)に接続できると言う記事が有ったので『太陽光発電システムの遠隔監視ができそうだ』とぬか喜びで今回の商品を購入しました。
　なお販売店のシリーズには電流値の違いしか無く、取扱い説明書のオプション品(PCと接続出来るアダプター、アプリケーション)など付属した物が無く、本体だけの購入でした。
　当時購入した価格や設定などは左メニュー[充電器]のページをご確認下さい。

　(2)PC接続資料を見つけた

　ぬか喜びから約2年間の時が過ぎて行きました。
　そしてついに最近インターネットで接続するための資料を探す事が出来ました。
　URLは　https://github.com/syssi/esphome-jnge-mppt-controller　です。
　そこにはRJ45の線種やRS485を使った信号がModBusである事が記載されていました。
　ModBusのアドレスとデータの内容なども記載されているPDFへのリンク先も記載されていました。
　しかし残念ながら当方が今回購入したものと多少違っていたので、以下に調査した内容や調査するために作成したプログラムを記載することにしました。
　接続方法など多少違っていたとしても、上記URLの資料により接続するための調査を進める事ができ、PCと接続出来たことは確かで、上記URLに資料を掲載された方へ感謝したいと思います。
(ModBusである事のメーカーのPDFなどメーカーのサイトで探す事が出来なかったので、その資料を見た時は非常に驚きました。)
　注意が必要なのは『多少違っていた』ので同じ購入品の型番でも以下調査内容と違っていると思われるので、くれぐれもPCと接続してデータの読書をされる場合は調査を自己責任でしてください。

2.接続(ハード)調査

　(1)RJ45端子調査

　調査した結果を下表に示す。同じ型式の製品で幾つかの取扱い説明書があるようで線種が下表の調査した内容と違っていたので、同じようなデータが記載された説明書を探しました。
調査した結果、下表と同じようなメーカーの資料が有りましたのでそれを右下に掲載します。

No	線色	電圧(V)
1	柿白	0.00
2	柿	0.00
3	緑白	0.00
4	青	0.00
5	青白	1.68
6	緑	1.62
7	茶白	14.02
8	茶	gnd

　上記切り抜きのPDFは JN-MPPT-MINI AL BL CL　に格納しました。

　No5をRS458のAにNo6をBに接続することにしました。

　(2)RS485でPCに接続方法

PCに接続するためにはRS458⇒USBにするアダプタの作成または購入で可能になりますが、コストが高いので今回は
　RS458 ⇒ [HW-0519] ⇒ RS232C ⇒ [CP2102] ⇒ USB で接続することにしました。
　接続状況は右の写真のとおりです。
　なお RS458の接続したアダプター(今回の物と違います)や CP2102については[部品][12.プロセッサ関係][(3)その他]を参照ください。
　各端子の接続は下表のとおりです

HW-0519	CP2102
GND	GND
RX	RX
TX	TX
VCC	3U3

　ちなみにHW-0519のCP2102接続端子から線が2本でていますが、もう一方はオシロスコープを接続する線として引き出しました。

3.接続(ソフト)調査

　接続はModBusと言うことで、以前[計測器][3.電力量計][032_kWS-AC310][ModBus]でも記載しました。
　しかしそれともわずかですが違いが有るのでこの充電器のModBusについて判った事を記載する。

　(1)ModBusについて

a.マスターフレーム構造 フレーム構造は変更有りません。下表のとおりです。　

b.スレーブフレーム構造 スレーブの構造も変更ありません。下表のとおりです。　

※Data Rquantityは通常データの単位が2byteのため n は最低でも 2 となります。
nはマスターフレームのRegisterRquantityの値となります。もう少し説明するとマスターフレームのデータとしてレジスタアドレスを0x1000、RegisterRquantityが0x05とした場合には、スレーブフレームでは Data Rquantityは0x0Aとなり、データのアドレスは0x1000を開始アドレスとして 0x1004 のアドレスデータが Data で送られて来ます。
KWS-AC310では上記例のような複数のRegisterデータの最大数は0x11=17個です。

c.マスターフレームファンクションNo 0xFFアドレスの追加

ファンクションNo 0xFF、RegisterAddress 0x1030、RegisterRquantity 0x01で接続しているデバイスのアドレス値を返してくれる。ただしこの時にスレーブデバイスの接続は1台だけです。
通常スレーブの返答は、
DeviceAddress 0x06 , RegisterData 0x06 と言う事だったが私の場合は DeviceAddress 0xFF , RegisterData 0x03 でした。ソフト1の例を参考下さい。

d.ファンクションNo

充電器の出力電圧や電流のデータを読む場合のファンクションNoが 0x03 で説明されていたが、私のデバイスでは 0x04 だった。
他社のModBus仕様を見ると下表の様に記載が有った。下表のとおり、私のデバイスアドレスの確認では 0x03 を使用し、デバイスアドレスの書込みでは 0x06 で書込む事が出来た。 (ややこしい値ですが私のデバイスアドレスを0x03⇒0x06に変更した)

FunctionNo	機能説明
0x03	保持レジスタの読出し
0x04	入力レジスタの読み出し
0x06	保持レジスタの書込み

　(2)ソフト1

プログラムは python を使用しています。マスターフレームデータはソフト中の配列 txdh [ ] のデータを変更することにより、ソフトでCRC値を生成付加してスレーブデバイスへ情報を送信します。
下記のプログラムリストはデバイスアドレスを確認するデータです。
ソフトはスレーブから送られてきた情報を示し、受信データのCRCを生成します。

スレーブデータ呼出しのマスターデータ変更付近のプログラム
def tx_modbus(self):
print( "Tx data=", end=" " )
txdh =[0xff,0x03,0x10,0x30,0x00,0x01]

#Serial　ModBusテスト
  import serial
  import traceback
  import time
  
  def crcck(rxddh):
      crc = 0xFFFF
      for dtval in rxddh :
          crc = crc ^ dtval
          sfval = 0
          while(sfval < 8):
              if crc & 0x0001 :
                  crc = crc >> 1
                  crc = crc ^ 0xA001
              else:
                  crc = crc >> 1
              sfval += 1
      crch = [0x00,0x00]
      crch[1] = crc >> 8
      crch[0] = crc & 0x00FF
      return crch
  
  class UART:
      def __init__(self):
          try:
              self.uartport = serial.Serial(
                  port='COM9',
                  baudrate=9600,
                  bytesize=serial.EIGHTBITS,
                  parity=serial.PARITY_NONE,
                  stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
                  timeout=None,
              )
          except serial.SerialException:
              print(traceback.format_exc())
          self.uartport.reset_input_buffer()
          self.uartport.reset_output_buffer()
          time.sleep(1)
          print("UART INIT END")
     
      def rx_modbus(self):
          print("RX",end=" ")
          rxd1  = self.uartport.read(2)
          print("1",end=" ")
          rxlen = self.uartport.read(1)
          rxlen1= int.from_bytes(rxlen)
          print("2",end=" ")
          rxd2  = self.uartport.read(rxlen1)
          print("3",end=" ")
          rxCRC = self.uartport.read(2)
          print("RX end")
          print("RX Data =",end=" ")
          rxd1h =bytearray(rxd1)
          rxlenh=bytearray(rxlen)
          rxd2h =bytearray(rxd2)
          rxCRCh=bytearray(rxCRC)
          rxd1h.extend(rxlenh)
          rxd1h.extend(rxd2h)
          fgh = crcck(rxd1h)
          rxd1h.extend(rxCRC)
  
          for rxd3 in rxd1h:
              print(hex(rxd3),end=" ")        
          print(" Data DEC=",end=" ")
          
          vl=rxd1h[3]*256+rxd1h[4]
          print(vl)
          print("Rx CRC Generate =",end=" ")
          for rxd3 in rxCRC:
              print(hex(rxd3),end=" ")
          print("CRC end")
   
  
  
      def tx_modbus(self): 
          print( "Tx data=", end=" " )
          txdh =[0xff,0x03,0x10,0x30,0x00,0x01]
          fgh =crcck(txdh)
          txdh.extend(fgh)
          for txd in txdh:
              print(hex(txd),end=" ")
          print("")
          txd  =bytearray(txdh)
          self.uartport.write(txd)
          uart.rx_modbus()
  
  
  if __name__ == '__main__':
      uart = UART()
      uart.tx_modbus()

上記プログラムをVisual Studio Codeで実行した状況を下記に添付します。

　(3)ソフト2

プログラムは python を使用しています。マスターフレームデータはソフト中の配列 txdh [ ] のデータを変更することにより、ソフトでCRC値を生成付加してスレーブデバイスへ情報を送信します。
下記のプログラムリストではスレーブ側のレジスターアドレス0x1000～0x101Fの複数(32個)入力データを取得するものです。
ソフト2では複数のデータを表示するためにプログラムを修正しています。ソフトはスレーブから送られてきた情報を示し、受信データのCRCを生成します。

スレーブデータ呼出しのマスターデータ変更付近のプログラム
def tx_modbus(self):
global stad
print( "Tx data =", end=" " )
txdh =[0x06,0x04,0x10,0x00,0x00,0x20]

<br>
  #Serial　modbus テスト ve2
  import serial
  import traceback
  import time
  
  stad = 0
  def crcck(rxddh):
      crc = 0xFFFF
      for dtval in rxddh :
          crc = crc ^ dtval
          sfval = 0
          while(sfval < 8):
              if crc & 0x0001 :
                  crc = crc >> 1
                  crc = crc ^ 0xA001
              else:
                  crc = crc >> 1
              sfval += 1
      crch = [0x00,0x00]
      crch[1] = crc >> 8
      crch[0] = crc & 0x00FF
      return crch
  
  class UART:
      def __init__(self):
          try:
              self.uartport = serial.Serial(
                  port='COM9',
                  baudrate=9600,
                  bytesize=serial.EIGHTBITS,
                  parity=serial.PARITY_NONE,
                  stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
                  timeout=None,
              )
          except serial.SerialException:
              print(traceback.format_exc())
          self.uartport.reset_input_buffer()
          self.uartport.reset_output_buffer()
          time.sleep(1)
          print("UART INIT END")
     
      def rx_modbus(self):
          global stad
          Adrstr =""
          Hexstr =""
          Decstr =""
  
          print("RX",end=" ")
          rxd1  = self.uartport.read(2)
          print("1",end=" ")
          rxlen = self.uartport.read(1)
          rxlen1= int.from_bytes(rxlen)
          print("2",end=" ")
          rxd2  = self.uartport.read(rxlen1)
          print("3",end=" ")
          rxCRC = self.uartport.read(2)
          print("RX end")
          print("RX Data =",end=" ")
          rxd1h =bytearray(rxd1)
          rxlenh=bytearray(rxlen)
          rxd2h =bytearray(rxd2)
          rxCRCh=bytearray(rxCRC)
          rxd1h.extend(rxlenh)
          rxd1h.extend(rxd2h)
          fgh = crcck(rxd1h)
          rxd1h.extend(rxCRC)
          rxCRCh1 =[0x00,0x00]
          rxCRCh1[0]=rxCRCh[0]
          rxCRCh1[1]=rxCRCh[1]
  
          for rxd3 in rxd1h:
              print(hex(rxd3),end=" ")        
          print("CRC CK=",end=" ")
          print(fgh == rxCRCh1 )
  
          print("DATA ") 
          adr = 0
          for i in range(0,rxlen1,2):
              vl = rxd2h[i]*256+rxd2h[i+1]
              str0="     "+str(hex(stad))
              Adrstr = Adrstr + str0[-7:]
              stad += 1
              str1="     "+str(hex(vl))
              Hexstr = Hexstr+str1[-7:]
              str2="       "+str(vl)
              Decstr = Decstr+str2[-7:]
              if adr == 7:
                  print("ADD ="+Adrstr)
                  print("Hex ="+Hexstr)
                  print("DEC ="+Decstr)
                  print()
                  Adrstr=""
                  Hexstr=""
                  Decstr=""
                  adr = 0
              else:
                  adr += 1
          if adr > 0:
              print("ADD ="+Adrstr)
              print("Hex ="+Hexstr)
              print("DEC ="+Decstr)
  
      def tx_modbus(self):
          global stad
          print( "Tx data =", end=" " )
          txdh =[0x06,0x04,0x10,0x00,0x00,0x20]
          stad = txdh[2]*256+txdh[3]
          fgh =crcck(txdh)
          txdh.extend(fgh)
          for txd in txdh:
              print(hex(txd),end=" ")
          print("")
          txd  =bytearray(txdh)
          self.uartport.write(txd)
          uart.rx_modbus()
  
  
  if __name__ == '__main__':
      uart = UART()
      uart.tx_modbus()

上記プログラムをVisual Studio Codeで実行した状況を下記に添付します。

レジスタの内容が違っているようなので今後これを調査したいと思います。
その後、遠隔監視システムを完成したいと思います！

4.ModBusデータ

　現時点で判っているデータ名を記載(値は4月27日15時)

　(1)読み込み専用データ　0x04

Address	R/W	byte	neme	value1	value1	倍率･単位
0x1000	R	2		0x003ec	1004
0x1001　0	R	2	太陽光パネル電圧	0x03fb	1019	X0.1(V)
0x1002　2	R	2	蓄電池電圧	0x0109	265	X0.1(V)
0x1003　4	R	2		0x0000	0
0x1004　6	R	2		0x0000	0
0x1005　8	R	2	出力電流	0x0039	57	X0.1(A)
0x1006 10	R	2		0x0034	52
0x1007 12	R	2	出力電力	0x05e6	1510	X0.1(W)
0x1008 14	R	2		0x0000	0
0x1009 16	R	2		0x003c	60
0x100A 18	R	2		0x0001	1
0x100B 20	R	2		0x0001	1
0x100C 22	R	2		0x0000	0
0x100D 24	R	2		0x0000	0
0x100E 26	R	2		0x0000	0
0x100F 28	R	2		0x0552	1362
0x1010 30	R	2		0x0000	0
0x1011 32	R	2	装置温度	0x0017	23	X1(℃)
0x1012 34	R	2	外温	0x001c	28	X1(℃)
0x1013 36	R	2		0x0000	0
0x1014 38	R	2		0x0001	1
0x1015 40	R	2		0x03f7	1015
0x1016	R	2		0x0006	6
0x1017	R	2		0x0002	2
0x1018	R	2		0x0004	4
0x1019	R	2		0x0001	1
0x101A	R	2		0x0000	0
0x101B	R	2		0x0000	0
0x101C	R	2		0x0001	1
0x101D	R	2		0x0000	0
0x101E	R	2		0x0000	0
0x101F	R	2		0x0000	0

　(2)読み書き込みデータ　読み込み 0x03　書き込み 0x06

X0.1(V)X0.1(V)

Address	R/W	byte	neme	value1	value1	倍率･単位
0x1024	R/W	2	Uover	0x0124	292	X0.1(V)
0x1025	R/W	2		0x012a	298	X0.1(V)
0x1026	R/W	2	Rover	0x011c	284	X0.1(V)
0x1027	R/W	2	ECV	0x0120	288	X0.1(V)
0x1028	R/W	2	BCV	0x0118	280	X0.1(V)
0x1029	R/W	2		0x0108	264	X0.1(V)
0x102A	R/W	2	Float	0x0110	272
0x102B	R/W	2	un	0x00d8	216	X0.1(V)
0x102C	R/W	2	under	0x00f8	248
0x102D	R/W	2		0x00d8	216	X0.1(V)
0x102E	R/W	2		0x0000	0
0x102F	R/W	2		0x0001	1
0x1030	R/W	2		0x0006	6
0x1031	R/W	2		0x0006	6
0x1032	R/W	2		0x0032	50
0x1033	R/W	2		0x003c	60
0x1034	R/W	2	Time	0x0018	24
0x1035	R/W	2		0x0000	0
0x1036	R/W	2		0x0001	1
0x1037	R/W	2		0x0000	0
0x1038	R/W	2		0x0001	1
0x1039	R/W	2		0x0001	1
0x103A	R/W	2		0x0002	2
0x103B	R/W	2		0x0004	4
0x103C	R/W	2		0x0001	1

1.充電器遠隔監視開発開始

(1)充電器の購入理由

(2)PC接続資料を見つけた

2.接続(ハード)調査

(1)RJ45端子調査

(2)RS485でPCに接続方法

3.接続(ソフト)調査

(1)ModBusについて

(2)ソフト1

(3)ソフト2

4.ModBusデータ

(1)読み込み専用データ 0x04

(2)読み書き込みデータ 読み込み 0x03 書き込み 0x06

　(1)充電器の購入理由

　(2)PC接続資料を見つけた

　(1)RJ45端子調査

　(2)RS485でPCに接続方法

　(1)ModBusについて

　(2)ソフト1

　(3)ソフト2

　(1)読み込み専用データ　0x04

　(2)読み書き込みデータ　読み込み 0x03　書き込み 0x06