Überblick zum Vortrag

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1 Überblick zum Vortrag Schnittstellen am Sunny Boy mit separater Datenleitung Datenübertragung mit serieller Schnittstelle RS232 Datenübertragung mit serieller Schnittstelle RS485 ohne separate Datenleitung Datenübertragung über die Netzleitung 1 Datenübertragung, separate Datenleitung, RS232 Für die Datenübertragung zwischen dem PC und nur einem Sunny Boy geeignet Maximale Datenleitungslänge 15 m COM

2 Steckerbelegung Die RS232-Norm (DIN Norm 66020) definiert den 25-pol. SUB-D- Stecker als Standard-Steckverbindung DIN CCITT DIN ISO 2110 ISO 2110 Leitungsfunktion Bezeichnung Richtung SUB-D25 SUB-D9 DTE-DCE E c 7 5 Signalmasse Signal GND --- D c 2 3 Sendedaten TxD (Transmit Data) ---> D c 3 2 Empfangsdaten RxD (Receive Data) <--- S a 20 4 Datenendgerät bereit DTR (Data Terminal Ready) ---> M c 6 6 Übermittlungseinrichtung bereit DSR (Data Set Ready) <--- S c 4 7 Sendeanforderung RTS (Request To Send) ---> M c 5 8 Sendebereitschaft CTS (Clear To Send) <--- M a 22 9 Ankommender Ruf RI (Ring Indicator) <--- M c 8 1 Empfangsleitungsignal erkannt DCD (Data Carrier Detect) <--- Evtl. Kupplung SUB D25 / SUB D9 erforderlich 3 Allgemeines zu RS232 RS232-Schnittstellen (auch V.24-Schnittstelle) besitzen eine Vielzahl von Handshake-Leitungen, die nur bei DCE-Geräten (Datenübertragungseinrichtungen) z. B. Modems benötigt werden. PCs, Drucker, Plotter oder Terminals sind mit einer DTE (Datenendgerät) - Belegung ausgestattet. Auch der Sunny Boy fällt unter die DTE-Geräte. Für die Kommunikation des Sunny Boy mit dem PC sind lediglich 3 Leitungen notwendig. 4

3 Erforderliche Belegung der Schnittstellen AT PC Drucker Modem AT PC Wichtigkeit DB9 Stecker DB25 Stecker DB25 Buchse DB25 Buchse DB9 Stecker DB25 Stecker GND TxD ---> RxD < DTR ---> 5, DSR < RTS ---> CTS < erforderlich (Daten) Gerätestatus (Handshake 1) Protokollstatus (Handshake 2) 9 22 RI < DCD <--- 8 Modemstatus (Handshake 3) 5 Prinzipschaltbild RS232 Sunny Boy PC TxD RxD GND RxD TxD GND Lediglich drei Signalleitungen erforderlich 6

4 LSB Stoppbit Stopp bit Einstellungen für die RS232-Schnittstelle 7 Sendepegel, RS232-Schnittstelle Beginn der Datenübertragung Startbit MSB Logische Logische 1 Ruh epegel Ruhe pegel -15 V V : Logische 1 +3 V V : Logische 0 Datenbyte hier:

5 Datenübertragung RS232, Voraussetzungen Piggy Back für RS232 Piggy Back Betriebsführungsplatine Beipack Kommunikation 0R0-Widerstände entfernen PC-Software Sunny Data Widerstände Steckbrücken PE L Durchführung Kommunikationskabel 9 Datenübertragung, separate Datenleitung, RS485 Bis zu 50 Sunny Boys sind anschließbar Hoher Installationsaufwand, somit Verdrahtungsfehler leicht möglich 10

6 Allgemeines zu RS485 Serielle bidirektionale Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung (10 Mbit/sec.) Maximale Leitungslänge: 1200 Meter Stichleitungen von bis zu 5 Metern sind zulässig. Die seriellen Daten werden als Spannungsdifferenz zwischen zwei Datenleitungen dargestellt. Bei der Installation muss auf korrekte Polung der Aderpaare geachtet werden, da eine falsche Polung zur Invertierung der Datensignale führt. 11 Funktion der RS485-Datenübertragung Werden keine Daten gesendet, hält der Sender den Übertragungskanal in einem definierten Zustand (logische 1). Der Empfänger ist im Ruhezustand. Um die Datenübertragung zu starten, wechselt der Sender vom Ruhepegel in den Zustand Startbit. Sender und Empfänger haben eigenen Taktgenerator mit jeweils gleicher Frequenz, der die Daten sendet bzw. empfängt. Am Ende wird das Stoppbit gesendet, dessen Pegel dem Ruhezustand entspricht. 12

7 LSB Stopp bit Stopp bit Sendepegel, RS485-Schnittstelle Beginn der Datenübertragung, Taktgenerator im Empfänger wird gestartet Ende der Datenübertragung, Taktgenerator im Empfänger wird gestoppt +V U diff Logische 0 Startbit MSB Logische 1 -V Ruh epegel Ruhe pegel U diff = A-B < - 0,3V : Logische 1 U diff = A-B > + 0,3V : Logische 0 gesendetes Datenbyte hier: Terminierung der RS485-Schnittstelle Sendekanal : Am ersten und letzten Anschlusspunkt der Hauptleitung sind 120R- Widerstände als Leitungsabschluss vorzusehen, um bei hohen Übertragungsraten Reflektionen zu vermindern. Empfangskanal: Der Abschluss ist als Spannungsteiler (680R-Widerstände) ausgebildet, damit im Ruhezustand auch bei inaktiven Sunny Boys die Stopp-Polarität sichergestellt ist. 14

8 Prinzipschaltbild der Terminierung bei RS485 Sunny Boys 680R-Widerstände 120R-Widerstand 120R-Widerstand SBC, SSW 15 Datenübertragung über RS485, Verkabelung Master PC mit DB Stecker COM1.. COM4 Unbedingt Technische Beschreibung beachten! oder Slaves 680R 680R 680 Sunny Boy 1, Betriebsführungsplatine Widerstände unter der Huckepack- Platine dürfen nicht bestückt sein! 485G3 485G3 Steckbrücken, nicht bestückt Schraubenklemmleiste Sunny Boy 2, Betriebsführungsplatine Widerstände unter der Huckepack- Platine dürfen nicht bestückt sein! Steckbrücken, nicht bestückt Schraubenklemmleiste Schirm Schirm mit Flachsteckhülse 6,3mm am Gehäuse (PE) anschließen Schirm mit Flachsteckhülse 6,3mm am Gehäuse (PE) anschließen Widerstände unter der Huckepack- Platine dürfen nicht bestückt sein! 485G3 Sunny Boy n (max.50) Betriebsführungsplatine Schraubenklemmleiste Steckbrücken, nicht bestückt Am letzten Gerät Steckbrücke Nr. 1 (Position direkt über der Schraubklemmenleiste) setzen Schirm mit Flachsteckhülse 6,3mm am Gehäuse (PE) anschließen G3 16

9 Datenübertragung RS485, Voraussetzungen Piggy Back RS485 Beipack Kommunikation für alle Sunny Boys 0R0-Widerstände entfernen Am letzten Sunny Boy Steckbrücke stecken 680-Ohm-Widerstände entsprechend Plan einfügen Empfohlenes Kabel Flexi ble Außenisolati on aus PVC Twisted Pair 1 (2 x 0.25 mm) Twisted Pair 2 (2 x 0.25 mm) einfache Abschirmung rund um beide Twisted - Pair - K abel 17 Datenübertragung via Powerline Keine zusätzlichen Datenleitungen erforderlich Somit kein Installationsaufwand Anlage ist problemlos erweiterbar Anschluss von PC oder Datenlogger an beliebiger Stelle in der Installation möglich 18

10 Anforderungen Powerline Sunny Boy mit Piggy Back Piggy Back Betriebsführungsplatine Piggy Back Betriebsführungsplatine mit optionalem Display SWR-Geräte (alt) SB-Geräte (neu) 19 Überblick: Eigenschaften Kommunikationsarten Reichweite maximale Wechselrichteranzahl RS 232 RS 485 Powerline ca m (max. 15 m 1200 m Länge zw. WR. u. (max. Leitungslänge) ++ SBC/SWR-COM) ++ (max.leitunslänge) Übertragungsmedium separate Datenleitung - separate Datenleitung - vorhandene 230V Netzleitung ++ Fazit: Die Kommunikation über die Netzleitung ist aufgrund der einfachen Handhabung und hohen Flexibilität der Datenübertragung über eine separate Datenleitung vorzuziehen. 20

11 Netzleitungskommunikation Arbeitsweise Wenn s mal nicht gleich funktioniert 21 Frequenzbänder zur Signalübertragung Pegel: 134 db(µv);entspr. 5 V öffentliche Nutzung Pegel: 116 db(µv); entspr. 0,63 V Nutzung durch EVU Nutzung durch EVU Pegel: 122 db(µv); entspr. 1,25 V Zugriffsprotokoll (CSMA) A- B- C- D- Band Träger ,5 f[khz] 22

12 Zugriffsprotokoll des C-Bandes Alle Systeme benutzen die Frequenz 132,5 khz. Sender dürfen nicht länger als 1 s ununterbrochen senden. Nach jeder Übertragung mindestens 125 ms pausieren. Jeder Sender besitzt einen Signaldetektor. Dieser erkennt, wann das Band belegt ist. Übertragung nur dann, wenn das Band nicht belegt ist. 23 Frequency Shift Keying (FSK) U[V] Netzspannung mit überlagertem Kommunikationssignal t[ms] Frequenzmoduliertes Signal Digitales Signal 1 0 Hohe Übertragungssicherheit Einsatz bei SMA Powerline-Kommunikation 24

13 Möglichkeiten mit Powerline Bei günstigen Verhältnissen Übertragungsstrecken bis zu einem Kilometer Kommunikation über mehrere Phasen mit 50 Sunny Boys kein Problem plug & play setup Nach der Installation werden die Geräte automatisch erfasst. Die Anlage wird dann vollautomatisch konfiguriert. Wird die Anlage nachträglich erweitert, wird einfach eine erneute Erfassung gestartet. 25 Planung und Entstörung von Übertragungsstrecken Störquellen Kommunikation über mehrere Phasen große Leitungslänge / -Impedanz Entstörkomponenten Phasenkoppler Trägerfrequenzsperre Übertragungsqualität vorab prüfen 26

14 Phasenkoppler Erhöht die kapazitive Kopplung zwischen Phasen Führt damit zu einer Verbesserung der Netzleitungskommunikation über unterschiedliche Phasen Hutschienenmontage 0,15µF L1 800mA 1M 0,15µF 1M 0,15µF 800mA 1M 800mA L3 L2 27 Trägerfrequenzsperre / Bandsperre Frequenzbereich ist für Datenübertragung geschützt Verhindert Übertragung über die Grundstücksgrenzen hinaus Und grenzt benachbarte Kommunikationsgruppen voneinander ab Vergrößert die maximal mögliche Länge der Übertragungsleitung 28

15 Installationsbeispiele Phasenkoppler MODEM Sunny Boy L1 Sunny Boy Control MODEM N L1 L2 L3 L3, N, PE MODEM Bezugszähler PV-Anlage (optional) HAK 4000 kwh L1, N, PE Trägerfrequenzsperre Einspeisezähler (Haushalt) Bezugszähler (Haushalt) L1, L2, L3 (N, PE) 4000 kwh Stromkreisverteiler MODEM Geräteintegriertes Modem zur Netzleitungskommunikation Trägersignal d er Netzleitungskommunikation (die Farbsättigung entspricht der Signalstärke) Trägersignal d er Netzleitungskommunikation über die separate Verbindung zum Phasenkoppler 29 Überprüfung der Übertragungsqualität Sunny Boy Control erfassen Übertragungsstatistik beobachten (Sunny Data) bzw. Diagnose Kommunikation (Sunny Boy Control) 30

16 Fazit Powerline Für die Überwachung von PV-Anlagen, die mit String- Wechselrichtern aufgebaut sind, ist die Powerline- Kommunikation das ideale Datenübertragungsverfahren: kein Installationsaufwand preiswert komfortabel 31