Carlo Gavazzi EM24 przez Modbus TCP — mapa rejestrów z pomiaru

1. Po co czytać licznik wprost, skoro widać go przez sterownik

Licznik sieci w systemie ESS jest już czytany — przez sterownik Victrona, który opiera na nim sterowanie magazynem energii. Mimo to czytamy go drugi raz, własną drogą. Idzie ona wprost przez Modbus TCP, czyli po sieci: pytamy licznik o kolejne komórki jego pamięci (rejestry). Ten artykuł pokazuje, jak się do licznika dobrać i jak zapisane są w nim liczby. Mówi też, których rejestrów nie umiemy obronić i gdzie siedzi pułapka, przez którą zwykły błąd odczytu wygląda jak awaria instalacji. Wszystko poniżej ustaliliśmy pomiarowo na żywym liczniku 01.09.2026 — nie z karty katalogowej.

Do daty dokładamy okno i rozdzielczość, bo bez nich nikt tego nie powtórzy. Pomiar objął 1,9 h — tyle dzieli pierwszy porównywany odczyt od ostatniego. Mapę rejestrów zdjęliśmy w tym czasie dwa razy, w całości. Na różnicy między tymi dwoma zrzutami stoją trzy wiersze w tabeli rejestrów nierozstrzygniętych: 56, 58 i 80. Gęstszej serii z tej sesji nie mamy, więc rozdzielczością jest tu sam odstęp 1,9 h. Kto chce te trzy wiersze obalić, potrzebuje odczytów częstszych niż nasze.

Układ w czasie pomiaru był niezmieniony. Licznik pracował na przyłączu, instalacja pracowała normalnie, a sterownik systemu ESS czytał ten sam licznik równolegle z nami. Niczego w liczniku nie zapisywaliśmy.

Powód pierwszy jest prozaiczny: przez Modbus widać więcej. Sterownik Victrona bierze z licznika tylko to, czego potrzebuje do sterowania — napięcia, prądy, moce czynne i liczniki energii. Nie bierze mocy biernej i pozornej dla poszczególnych faz, współczynnika mocy dla poszczególnych faz, napięć międzyfazowych, kolejności faz ani średnich napięć systemu. Licznik te wartości ma i podaje. Przez sterownik po prostu ich nie widać.

Powód drugi jest ważniejszy: to jest trzecie, niezależne źródło. Jeśli tę samą wielkość mierzysz dwiema drogami, a wspólne mają ze sobą tylko samo urządzenie, to każda różnica między nimi coś znaczy. Jedno źródło zawsze wygląda spójnie — bo nie ma z czym być niespójne. Dopiero drugi odczyt pokaże Ci, że pierwszy kłamie.

I różnica praktyczna: dane ze sterownika mówią, co robi system ESS, i milkną razem ze sterownikiem. Dane z licznika mówią, co przechodzi przez przyłącze, i żyją niezależnie od niego. Kiedy sterownik padnie, pierwsze pokazują ciszę, a drugie dalej pokazują przyłącze.

Czego nie robić z dwoma źródłami: nie sumuj z nich mocy. To jest ten sam punkt pomiarowy widziany dwiema drogami, a nie dwa punkty. Dwa odczyty tej samej wielkości służą do porównania, nie do dodawania.

Sprawdziliśmy to niezależnym świadkiem. Liczniki energii z obu dróg zgadzają się co do dziesiętnej. Rejestr 52 = 7022,6 kWh wobec Ac/Energy/Forward ze sterownika. Rejestr 78 = 5185,5 kWh wobec Ac/Energy/Reverse. Rejestry 64/66/68 = 1547,9 / 1970,5 / 4939,5 kWh energii kolejnych faz. Napięcia, prądy i moce zgadzają się w granicach wahań chwilowych — bo to odczyty z dwóch różnych momentów.

2. Jak się do niego dobrać — i co jeszcze odpowiada

Nic. Poza portem 502 to urządzenie nie odpowiada na nic. Przeskanowaliśmy porty 1–1024 oraz 1883, 2000, 4840, 5000, 8000, 8080, 8443, 9000, 10000, 20000 i 47808 — otwarty jest wyłącznie 502. Nie ma panelu w przeglądarce, nie ma SNMP, nie ma SSH ani telnetu. Modbus jest jedyną drogą, więc spis rejestrów jest tu jedyną instrukcją, co która liczba znaczy.

Adresy w całym tym artykule liczymy od zera — dokładnie tak, jak wysyłasz je w zapytaniu. Jeśli porównujesz je z jakąkolwiek inną tabelą, najpierw sprawdź, od czego tamta liczy. Przesunięcie o jeden jest tu najczęstszym powodem, dla którego „nie zgadza się o jedno pole”.

Limit 64 rejestrów, który udaje zły adres

Poproś licznik o 100 rejestrów naraz, a odpowie błędem 0x02 — po angielsku illegal data address, czyli „zły adres”. Nazwa prowadzi prosto w złą stronę: szukasz błędu w adresie, a błąd jest w długości. Adres jest poprawny. Po prostu jedno zapytanie nie może objąć więcej niż 64 rejestry.

Nazwa błędu opisuje objaw, nie przyczynę. Jeśli 0x02 pojawia się po zmianie długości zapytania, a nie po zmianie adresu, znaczy „za długo”, a nie „za daleko”. Zanim zaczniesz przesuwać adresy, skróć zapytanie.

Stąd nasz cykl odczytu składa się z trzech ramek, a nie z jednej:

1. Blok pomiarowy (0, 64) — napięcia, prądy, moce, współczynniki mocy, częstotliwość, kolejność faz i pierwszy licznik energii.
2. Blok energii (64, 18) — liczniki energii poszczególnych faz i licznik energii oddanej.
3. Ramka identyfikacyjna (11, 1) — jeden rejestr, jedno zapytanie. Dlaczego osobno, mówi rozdział 6. To nie ozdobnik, tylko warunek poprawnego odczytu.

Po czym poznasz, że cykl się udał: w ramce identyfikacyjnej pod adresem 11 stoi 1648. Napięcie międzyfazowe L3-L1 zostaje przy 422,0 V. Liczniki energii z rejestrów 52 i 78 zgadzają się z drugim odczytem co do dziesiętnej — u nas 7022,6 i 5185,5 kWh.

Nie ma tu gotowego pliku ze słownikiem, który wczytujesz i od razu masz nazwy pól. Spis rejestrów, który podajemy niżej, zrobiliśmy z pomiaru. Czytaliśmy licznik na żywo i zestawialiśmy wyniki z drugim, niezależnym odczytem oraz z rachunkiem sprawdzającym wewnątrz jednej próbki. To ma jedną zaletę i jedną wadę. Zaleta: opisuje to urządzenie, a nie dokumentację. Wada: kończy się tam, gdzie kończą się dowody — i tak też jest spisany.

3. Jak licznik zapisuje liczby — duża wartość nie mieści się w jednej komórce

Jeden rejestr to jedna komórka i mieści tylko niewielką liczbę. Większe wartości — napięcia, moce, liczniki energii — w jednej się nie mieszczą, więc licznik trzyma je w dwóch sąsiednich komórkach naraz. To są wartości 32-bitowe. Kolejność bywa zaskakująca: pierwsza komórka trzyma młodszą połowę liczby, a druga starszą. Fachowo nazywa się to LSW-first. Niektóre liczby mogą być ujemne i mieszczą się w jednej komórce — to wartości 16-bitowe ze znakiem. Licznik zapisuje je w kodzie uzupełnień do dwóch (U2), czyli w standardowy sposób zapisu wartości ujemnych. Do surowej liczby trzeba jeszcze dołożyć mnożnik, czyli skalę. Skala zależy od wielkości i wypisaliśmy ją w tabeli w następnym rozdziale.

Zobaczmy to na próbce z 01.09.2026. Licznik energii pobranej stoi pod adresem 52 i zajmuje dwie komórki: pod 52 jest 4725, pod 53 jest 1. W kolejności, której ten licznik naprawdę używa, starsza połowa mnoży się przez 65 536 i dokłada do młodszej. Wychodzi z tego 1 × 65 536 + 4725 = 70 261. Jednostką jest 0,1 kWh, więc licznik pokazuje 7026,1 kWh. To wartość z tego samego rzędu, co odczyt potwierdzony przez drugie źródło w innym momencie (7022,6 kWh). Gdyby złożyć te dwie komórki odwrotnie, wyszłoby 4725 × 65 536 + 1 = 309 657 601 jednostek, czyli 30 965 760,1 kWh.

Pomyłka w kolejności jest na tym liczniku głośna. Wynik nie wychodzi „prawie dobry”, tylko absurdalny, bo starsza połowa dokłada wielokrotność 65 536. Licznik energii wielkości kilku tysięcy kWh zamienia się w dziesiątki gigawatogodzin i widać to od razu. To dobra wiadomość: taką pomyłkę wyłapiesz gołym okiem. Prawdziwa pułapka tego urządzenia leży więc gdzie indziej. Jest nią rejestr, który przy jednym sposobie odczytu daje jedną sensowną liczbę, a przy drugim inną. Obie wyglądają wiarygodnie.

4. Rejestry potwierdzone — 34 pozycje i czym każdą udowodniliśmy

„Potwierdzony” znaczy tu tyle: co dany rejestr pokazuje i przez ile trzeba to pomnożyć, sprawdziliśmy czymś spoza samego odczytu. Mieliśmy dwóch świadków. Pierwszy to drugi czytelnik tego samego licznika — sterownik systemu ESS. To osobne urządzenie, które czyta ten licznik własnym programem, napisanym bez związku z naszym. Drugi świadek to rachunek sprawdzający wewnątrz jednej próbki, powtórzony na dwóch próbkach. Moc pozorna ma się zgadzać z napięciem razy prąd (498,4 = 236,9 × 2,104). Współczynnik mocy — z mocą czynną dzieloną przez pozorną (−0,367). Moc bierna całego systemu — z sumą faz (55,5 = 546,4 − 254,3 − 236,6). Napięcie międzyfazowe — z fazowym pomnożonym przez pierwiastek z trzech.

Uwaga do wiersza 50. Kolejność faz potwierdziliśmy tylko w jeden sposób. Czytamy z tego rejestru jedną wartość i ta wartość pasuje do instalacji, w której nic nie jest zamienione. Nigdy nie widzieliśmy tego pola w innym stanie, więc nie wiemy, co pokazuje po zamianie faz. Zapisujemy to tak, jak jest — zamiast dopisywać tabelę kodów, której nie sprawdziliśmy.

5. Rejestry nierozstrzygnięte — czego nie umiemy obronić

Sześć rejestrów w bloku energii odpowiada na odczyt i aż się prosi o oczywisty podpis. Tego podpisu nie obroniliśmy pomiarem. Dlatego nie pokazujemy ich nigdzie — ani na mapie, ani w metrykach. Pole z podpisem, którego nie umiesz uzasadnić, kłamie mocniej niż brak pola. Puste miejsce od razu widać, a błędny podpis wygląda jak wiedza.

Zwróć uwagę na wiersz 80. Nie kończy się on zdaniem „ten rejestr znaczy co innego”. Kończy się dwiema możliwościami naraz. Albo mnożnik jest tu inny niż u sąsiadów, albo licznik liczy coś innego, niż zakładamy. Samym pomiarem nie da się wybrać między nimi. Wracamy do tego z dokumentacją producenta, nie z domysłem.

Reszta: 133 pozycje, które oddają liczby i nic nam nie mówią

Licznik odpowiada łącznie na 207 rejestrów. Leżą one w zakresach 0-81, 90-91, 110-123, 254-255, 258-345, 354-361, 378-383, 770-773 i 848. Spisaliśmy z nich 173 pozycje. Pozycji jest mniej niż rejestrów, bo wartość 32-bitowa zajmuje dwie sąsiednie komórki. Z tych 173 pozycji 34 są potwierdzone, 6 nierozstrzygniętych, a pozostałe 133 oddają liczby, których nie mamy z czym porównać. Blok 258-345 wygląda na te same wielkości pomiarowe w innej kolejności. Ale „wygląda na” nie jest dowodem, więc ten blok zostaje po stronie nieopisanych.

Dlaczego dzielimy te rejestry na dwie listy — i dlaczego to nie jest skromność. W spisie, w którym nie widać granicy dowodu, każdy wiersz czyta się tak samo pewnie. Taki spis jest gorszy niż niepełny. Przy każdym wierszu stoi więc, czym dokładnie go potwierdzono. Następna osoba wie wtedy, które pola wolno jej wpiąć w alarm, a które musi najpierw sprawdzić sama.

6. Pułapka: ta sama komórka pokazuje co innego, zależnie od tego, jak o nią zapytasz

Objaw był łagodny: model urządzenia wychodził jako Carlo Gavazzi (kod 0) — producent znany, model nieznany. Wygląda to na drobiazg, jakby nasz program po prostu nie znał tego modelu. Przyczyna jest inna i dużo groźniejsza.

Rejestr 0x000B (11) oddaje kod modelu 1648 — czyli EM24 — tylko wtedy, gdy pytasz o niego samego. Zapytaj przy okazji o sąsiednie komórki, a pod tym samym adresem zobaczysz 0. W dłuższym zapytaniu ta komórka jest bowiem starszą połową napięcia międzyfazowego L3-L1. Sprawdziliśmy to dla ramek (0, 64), (0, 12), (10, 2), a nawet (11, 2) — za każdym razem tak samo. Wystarczy, że zapytanie obejmuje więcej niż jeden rejestr, i kodu nie ma.

Dlaczego to groźniejsze niż zwykły błąd odczytu. Jeśli kod 1648 wpadnie między odczyty pomiarowe jako zawartość adresu 11, napięcie L3-L1 skacze z około 420 V do ponad 10 MV. Po zwykłej pomyłce w odczycie od razu widać, że to pomyłka. Tu jest inaczej: wynik wygląda na awarię instalacji. Cała uwaga idzie wtedy w złą stronę: do rozdzielnicy, do elektryka, do operatora sieci. Szukasz usterki w kablach, a usterka jest w długości zapytania. A jeśli takie pole czymkolwiek steruje albo wyzwala alarm, to zwykły błąd odczytu zaczyna wywoływać skutki w świecie fizycznym.

Rozwiązanie jest proste, ale musi być podwójne — obie części są potrzebne. Po pierwsze: pytaj o ten rejestr osobnym zapytaniem o jeden rejestr — ramką o długości 1, wysłaną poza cyklem pomiarowym. Po drugie, i to jest ważniejsze: kod modelu nie może w ogóle trafić tam, gdzie trzymasz odczyty pomiarowe. To informacja o tym, czym jest urządzenie, a nie pomiar. Pierwsza część załatwia sam odczyt. Druga sprawia, że pomyłka w pierwszej nie zamieni się w fałszywy alarm o napięciu. U nas pilnuje tego test, który uruchamiamy bez licznika, na zapisanym wcześniej zrzucie rejestrów. Wstawia on kod dokładnie tam, gdzie trafić nie powinien, i sprawdza, że napięcie nie ucieka.

Ta pułapka ma jeszcze jeden morał, szerszy niż jeden licznik. Wartość rejestru zależała tu nie od adresu, tylko od sposobu, w jaki o niego zapytaliśmy. Jeśli spisujesz rejestry nieznanego urządzenia, sprawdź każdy ważny adres dwa razy: osobno i w większej paczce. Ta sama komórka nie musi oddać tej samej liczby. Lepiej dowiedzieć się tego przed wdrożeniem niż po nim.

7. Trzy rzeczy, które wyglądają na błąd, a błędem nie są

Znak współczynnika mocy nie mówi o kierunku przepływu

Łatwo przyjąć, że ujemny współczynnik mocy (cosφ) znaczy „ta faza oddaje energię”. To nieprawda. Zmierzyliśmy odwrotnie: faza, która oddawała moc (−14,4 W), miała współczynnik mocy dodatni (+0,054), a faza, która pobierała (+249,6 W) — ujemny (−0,729). Znak mówi tu o charakterze obciążenia, a nie o kierunku. Kierunek przepływu czytaj wyłącznie z mocy czynnej (rejestry 18, 20, 22 dla poszczególnych faz i 40 dla całego systemu).

Liczniki energii poszczególnych faz nie sumują się do licznika całkowitego

1547,9 + 1970,5 + 4939,5 = 8457,9 kWh, a licznik całkowity pokazuje 7022,6 kWh. To nie jest błąd naszego odczytu: dokładnie tę samą różnicę widać w danych sterownika, który czyta ten licznik zupełnie inną drogą. Dwa niezależne odczyty pokazujące tę samą różnicę mówią coś o urządzeniu, a nie o naszym programie. Nie „naprawiaj” tego sumą ani mnożnikiem — taka poprawka schowałaby zachowanie, którego nie rozumiemy.

Numeru seryjnego i wersji firmware w rejestrach nie znaleźliśmy

Blok 770-773 zawiera 4382, 21530, 6147, 21505 i wygląda na wersje albo rewizje. Kusi zwłaszcza 6147, bo szesnastkowo to 0x1803, co czyta się jako 1.8.3. Ta liczba zgadza się z wersją, którą podaje drugi czytelnik. Mimo to nie wpisaliśmy jej do spisu: zgodność jednej liczby to za mało, żeby nazwać rejestr. Wersję urządzenia bierzemy więc z drugiego źródła i mówimy wprost, że mamy ją z drugiej ręki. To ma praktyczny skutek. Gdyby kiedyś pojawił się komunikat o luce bezpieczeństwa obejmujący pewien zakres wersji, tę wersję trzeba będzie najpierw potwierdzić w samym urządzeniu. Porównywanie zakresu z liczbą wziętą od pośrednika to dokładnie ten skrót, po którym wychodzą fałszywe wnioski.

Podobnie jest z nazwą producenta. Na mapie sieci urządzenie potrafi pojawić się najpierw pod nazwą wziętą z bazy producentów sprzętu. To ten sam sprzęt, ale rozstrzyga odpowiedź na porcie 502, a nie nazwa w bazie.

8. Zasada bezpieczeństwa: jedno krótkie połączenie na cykl

Ten licznik nie jest tylko Twój, nawet jeśli stoi w Twojej rozdzielnicy. Czyta go przez cały czas sterownik systemu ESS i na tym odczycie opiera sterowanie magazynem energii. Zabierz sterownikowi ten odczyt, a magazyn zostanie bez licznika sieci — bez wielkości, według której się dostraja.

Zmierzyliśmy to: licznik utrzymuje co najmniej dwa połączenia Modbus naraz. Czytaliśmy go wielokrotnie wtedy, gdy sterownik miał otwarte swoje połączenie. Po wszystkim połączenie sterownika nadal było czynne, a jego wartości świeże.

Czego nie sprawdzaliśmy — i to celowo: ilu połączeń naraz licznik już nie wytrzyma. Żeby to ustalić, trzeba dokładać kolejne połączenia tak długo, aż licznik zacznie zrywać wcześniejsze. A zerwane zostałoby połączenie sterownika, który w tej samej chwili steruje magazynem. Taki pomiar sam wywołuje dokładnie tę awarię, którą miałby zmierzyć. Na pracującej instalacji się go nie robi. Jeśli naprawdę musisz znać tę granicę, potrzebujesz drugiego takiego licznika na stole, a nie tego wpiętego w przyłącze.

Stąd zasady, które zalecamy i sami stosujemy:

• Jedno krótkie połączenie na cykl. Połącz się, wyślij trzy ramki, rozłącz.
• Nie trzymaj otwartego połączenia między cyklami — połączenie trzymane „na wszelki wypadek” zajmuje miejsce przez cały czas, a nie przez sekundę.
• Nie czytaj dwoma programami naraz. Drugi Twój odczyt to nie oszczędność czasu, tylko kolejne połączenie obok tego, którego potrzebuje sterownik.
• Tylko czytaj. Ten port nie ma żadnego hasła, więc zapis jest tak samo dostępny, jak odczyt. Do licznika rozliczeniowego nie piszemy nic i nigdy. „Tylko odczyt” ma przy tym wymuszać sam program, a nie nasze dobre postanowienie.

Warto nazwać rzecz po imieniu: brak hasła to nie jest „dziura” akurat tego licznika. Modbus w ogóle nie przewiduje haseł, a licznik nie udaje, że je ma. O bezpieczeństwie takiego urządzenia decyduje więc jedno: kto w sieci może w ogóle dosięgnąć jego portu. W naszej sieci pokazowej to ryzyko jest policzone i akceptowalne. U klienta to samo ustawienie jest już pytaniem o to, kto ma dostęp i czyje są dane — i tam odpowiadamy inaczej.

9. Co ten drugi odczyt rozstrzygnął w praktyce

Jednego pytania nie rozstrzygnęliśmy wykresem mocy. Rozstrzygnął je dopiero licznik energii czytany wprost. Pytanie brzmiało tak: czy kosztuje nas coś to, że w tej samej chwili jedne fazy oddają energię, a inne ją pobierają?

Przez jedną pełną noc, w 252 z 253 próbek, jedne fazy oddawały energię, a inne w tej samej chwili ją pobierały. Licząc każdą fazę osobno, uzbierało się 1,428 kWh eksportu i 1,933 kWh importu. Licznik EM24 nie zarejestrował ani jednej kilowatogodziny eksportu: rejestr 78 przez całą noc bez zmiany, delta 0,0 kWh. Wniosek: ten licznik salduje fazy algebraicznie, czyli dodaje je ze znakiem — nadwyżka na jednej fazie znosi pobór na drugiej. Rozkładanie mocy inwertera równo na trzy fazy nie kosztuje więc nic.

Zwróć uwagę, co to rozstrzygnęło. Nie średnia mocy i nie kształt wykresu, tylko przyrost licznika energii — czyli ta sama wielkość, którą liczy operator sieci. To jest różnica między „wygląda dobrze na wykresie” a „nie oddaliśmy ani jednej kilowatogodziny”. Bez własnego odczytu rejestrów 52 i 78 zostałaby nam tylko pierwsza z tych dwóch odpowiedzi.

Całą historię tego pomiaru opisaliśmy osobno, w artykule o oddawaniu energii w nocy. Piszemy tam, skąd wziął się nocny eksport, co go nie naprawiło i co ostatecznie zadziałało. Tutaj liczy się sam mechanizm. Trzecie źródło zarabia na siebie dokładnie wtedy, gdy dwa pierwsze mówią coś, czego bez niego nie rozstrzygniesz.