Kälteregler über Modbus auslesen: Danfoss, Carel und Dixell

Ein Kühlmöbel oder Kühlraum hat bereits einen Computer. Der Regler liest seine eigenen Fühler, steuert Verdichter oder Ventil, plant Abtauungen und löst eigene Alarme aus. Die meisten gewerblichen Regler können all das auch über Modbus RTU melden. Liest man sie aus, erhält ein Überwachungssystem zusätzlich Sollwert, Abtauzustand, Verdampfertemperatur und die Alarme des Reglers, die erklären, warum sich eine Temperatur verändert hat.

Dieser Leitfaden behandelt die vier Reglerfamilien, die im europäischen Lebensmitteleinzelhandel und in der Gastronomie am häufigsten vorkommen: Danfoss EKC 202, Carel MPXPRO und ir33 sowie die Dixell-XR-Reihe. Die Registertabellen stammen aus den Modbus-Profilen, die EpiSensor an diesen Reglern verwendet, abgeglichen mit den Dokumenten der Hersteller. Wo beide voneinander abweichen oder ein Hersteller einen Wert nicht veröffentlicht, sagt der Leitfaden das.

Warum den Regler auslesen, und warum nicht nur den Regler

Die Fühler des Reglers sind für die Regelung platziert. Ein Danfoss EKC 202D misst die Luft vor und nach dem Verdampfer (S3 und S4) und den Verdampfer selbst (S5). Ein Carel MPXPRO verwendet einen Ausblasfühler, einen Ansaugfühler und einen Abtaufühler. Ein Dixell XR verwendet einen Thermostatfühler und einen Verdampferfühler. Keiner davon sitzt an der wärmsten Lebensmittelposition, und den Sollwert kann jeder mit Zugang zum Reglermenü ändern.

Verwenden Sie daher beide Signale:

EN 12830, die Norm für Temperaturregistriergeräte, trifft dieselbe Unterscheidung: Die Messung des Registriergeräts muss unabhängig von der Messung sein, die die Kälteanlage regelt. Der Leitfaden zu EN 12830 erklärt, wann diese Norm gilt. Der Leitfaden zur Fühlerplatzierung beschreibt, wo der unabhängige Fühler hingehört und wie der Abtauzustand des Reglers Fehlalarme verhindern kann.

Die Verbindung

Jeder dieser Regler ist ein Modbus-RTU-Slave an einem RS-485-Adernpaar. Eine Modbus-Schnittstelle ZMB arbeitet als Master: Sie fragt die eingerichteten Register ab und sendet die Werte über das Zigbee-Mesh an ein Gateway mit Edge. Kein Datenkabel führt zurück zu einem Schaltschrank. Ein ZMB liest viele Register je Regler: 8 oder mehr, je nach Modell bis zu 16 oder mehr. Ein ZMB-30 hat zusätzlich einen eigenen wasserdichten Temperaturfühler mit 2,5 m Kabel, sodass ein Gerät den Regler auslesen und den unabhängigen Lebensmittelfühler für dasselbe Kühlgerät tragen kann.

Jeder Regler hat eine Geräteseite mit Registertabelle und einer schreibgeschützten Edge-Vorlage: Danfoss EKC 202, Danfoss ERC 21x, Danfoss AK-CC55, Eliwell IDNext, Carel MPXPRO, Carel ir33, Carel pRack, Dixell XR60CX, Dixell XR77CX und Dixell XR170C. Der Leitfaden zur HACCP-Temperaturüberwachung zeigt die Reglerwerte neben unabhängigen Fühlern.

Modbus über RS-485 hat einen Master je Bus. Fragt bereits ein übergeordnetes Überwachungssystem wie ein Danfoss-Systemmanager oder ein Carel PlantVisor die Regler ab, verursacht ein zweiter Master am selben Adernpaar Kollisionen. Lesen Sie die Daten dann vom Überwachungssystem oder nutzen Sie eine zweite serielle Schnittstelle des Reglers, falls vorhanden. Der RS-485-Verdrahtungsleitfaden behandelt Abschluss und Bias an einem neuen Bus.

Danfoss nennt die seriellen Einstellungen der EKA 178A in seinen öffentlichen Dokumenten nicht; die obigen Werte sind die des EpiSensor-Profils. Carel und Dixell legen ihre Einstellungen fest, und Carel-Regler erkennen das Carel- oder Modbus-Protokoll automatisch. Das EpiSensor-Profil liest den ir33 mit einem Stoppbit, und er antwortete, aber Carels Handbücher zum MPXPRO und zum ir33 Universale nennen zwei; verwenden Sie zwei. In einem Carel-MPXPRO-Netz hängt nur der Master am RS-485-Bus. Slave-Geräte werden über ihn erreicht, unter der Adresse des Masters plus der Nummer des Slaves.

Ein Temperaturregister lesen

Alle vier Familien senden Temperaturen auf dieselbe Weise: als vorzeichenbehaftete 16-Bit-Ganzzahl in Zehntelgrad, in einem Holding-Register, das mit Funktion 03 gelesen wird. Die Dekodierung hat drei Schritte:

1. Ein Register mit Funktion 03 an der nullbasierten Adresse lesen.
2. Die 16 Bit als vorzeichenbehaftete Ganzzahl (Zweierkomplement) behandeln: Werte ab 32.768 sind negativ.
3. Mit 0,1 multiplizieren, für °C, oder für °F, wenn der Einheitenparameter des Reglers auf Fahrenheit steht.

Ein Tiefkühlgerät, das 6.535,6 °C anzeigt, hat ein vorzeichenbehaftetes Register, das ohne Vorzeichen dekodiert wurde. Der Modbus-Registerdecoder zeigt jede Interpretation eines Rohworts nebeneinander.

In Edge richten Sie ein ZMB-Register mit der Slave-Adresse, der nullbasierten Adresse in Dezimal- oder Hexadezimalschreibweise, dem Datenformat (vorzeichenbehaftet 16 Bit), Read from auf Holding-Register (Funktion 03) und Write auf Read only ein. Unter Namen und Skalierung setzen Sie den Multiplikator auf 0,1 und die Einheit auf °C. Eine Gerätevorlage überträgt dieselbe Einrichtung dann auf jeden ZMB am selben Reglermodell.

Danfoss EKC 202

Danfoss nummeriert jeden Wert mit einer Parameternummer (PNU), und das Modbus-Register ist die PNU minus eins, gelesen mit Funktion 03. Die Werte sind in Zehnteln angegeben, mit vorzeichenbehaftetem Wertebereich.

Alle sechs wurden mit den EpiSensor-Profilen getestet und stimmen mit den Parameterlisten von Danfoss für den EKC 202B und 202D1 überein. Register 2575 ist der angezeigte Wert, einschließlich eines in r04 eingestellten Anzeigeoffsets. Der rohe Thermostatfühler, u69 Sair, ist PNU 2589, Register 2588.

Der EKC 202A, B und C verwendet Sair für die Regelung und S5 für die Abtauung oder als Produkt- oder Verflüssigerfühler (o70). Der EKC 202D bildet aus S3 und S4 einen gewichteten Wert für Regelung (r15), Anzeige (o17) und Alarme (A36). Fühlerfehler werden als Alarmcodes gemeldet (E27 für S5, E29 für Sair; E25 und E26 für S3 und S4 beim 202D) und als Alarmparameter, nicht als Sonderwert im Temperaturregister.

Carel MPXPRO und ir33

Carel nummeriert seine Supervisor-Variablen nach Typ: analog (A), ganzzahlig (I) und digital (D). In der ir33+-Tabelle entspricht das Modbus-Register einer analogen Variablen ihrem Carel-Index, eine ganzzahlige Variable liegt bei ihrem Index plus 100, und digitale Variablen werden als Coils mit derselben Nummer gelesen.

Carel druckt die Supervisor-Variablenliste des MPXPRO nicht im Benutzerhandbuch ab; die MPXPRO-Zeilen beruhen daher allein auf den Tests von EpiSensor. Das EpiSensor-Profil nennt außerdem ein drittes ir33-Register bei 0x000F, das die ir33+-Tabelle nicht definiert (11 bis 14 sind Fühlerkalibrierungen); lassen Sie es weg, sofern die Dokumentation Ihres Reglers es nicht nennt.

Die Fühlerrollen hängen von der Konfiguration ab. Beim MPXPRO ist S1 standardmäßig der Ausblasfühler (Sm), S2 der Abtaufühler (Sd) und S3 der Ansaugfühler (Sr). Beim ir33 regelt S1, und Parameter /A2 macht Fühler 2 zum Produkt-, Abtau- oder Verflüssigerfühler. Fühlerfehler sind digitale Variablen (10 bis 13 beim ir33+), auf der Anzeige als E0 bis E3 dargestellt.

Beide Regler haben eine HACCP-Funktion, die bei Modellen mit Uhr Hochtemperaturalarme (HA) und Alarme nach einem Stromausfall (HF) mit Datum, Uhrzeit und Dauer aufzeichnet. Sie ist standardmäßig ausgeschaltet (Parameter Htd = 0). Der MPXPRO ist mit den Standard-NTC-Fühlern von Carel nach EN 13485 als Thermometer erklärt („air, S, 1, −50T90 °C“), nicht nach EN 12830 als Registriergerät.

Carel pRack

Der pRack pR300 ist ein Verbundregler für Verdichtergruppen, kein Regler für Kühlmöbel. Seine Standard-Supervisor-Adresse ist 196, sein Standardprotokoll aber pRACK Manager: Stellen Sie ihn auf Modbus-Slave um, bevor Sie ihn auslesen. Seine Drücke sind in barg (oder psig) angegeben, nicht in Grad, auch wenn eine Registerliste jeden Wert mit °C bezeichnet. Carel stellt die vollständige Supervisor-Variablenliste auf Anfrage zur Verfügung; besorgen Sie sie, bevor Sie einem Druckregister vertrauen.

Dixell-XR-Reihe

Das Modbus-Dokument von Dixell legt die Leitung auf 9600 Baud, 8 Datenbits, keine Parität und ein Stoppbit fest, mit den Funktionen 03, 06 und 16. Die Fühlerwerte liegen ab 0x0100, jeweils gefolgt von einem Statusregister mit Einheit, Auflösung, Alarmbits und Fühlerfehlerbit.

Die Benutzerparameter beginnen bei 0x0300, ihre Reihenfolge unterscheidet sich aber zwischen Modellen und Firmwareständen; deshalb liegt der Sollwert bei jedem Modell an einer anderen Adresse. Dixell veröffentlicht die modellspezifischen Parameteradressen nicht in seinem allgemeinen Dokument, und die von EpiSensor getesteten Fühleradressen des XR60CX weichen von der dort gezeigten Belegung ab. Prüfen Sie jedes Register an der Anzeige des Reglers, bevor Sie sich darauf verlassen, und halten Sie Modell und Firmware zusammen mit dem Profil fest.

Der XR60CX braucht ein zusätzliches Teil. Er hat keine RS-485-Klemmen. Laut Handbuch wird die serielle TTL-Leitung am HOT-KEY-Anschluss über den externen TTL/RS485-Umsetzer XJ485-CX mit einem Modbus-RTU-Überwachungssystem verbunden. Verdrahten Sie die RS-485-Seite des Umsetzers mit dem ZMB. Am selben Anschluss werden auch der HOT-KEY-Programmierschlüssel und die optionale Fernanzeige X-REP angeschlossen, und laut Handbuch SCHLIESST die X-REP die serielle Verbindung AUS.

Fühlerrollen: P1 ist der Thermostat- oder Raumfühler, P2 der Verdampferfühler, P3 ist konfigurierbar und P4 liegt am HOT-KEY-Stecker. Beim XR60CX und XR77CX stehen die Alarmgrenzen standardmäßig auf 110 °C oben und −50 °C unten (ALU und ALL); im Auslieferungszustand sind ihre Temperaturalarme also praktisch ausgeschaltet.

Immer nur lesen

Jeder dieser Regler akzeptiert Schreibzugriffe. Danfoss kennzeichnet Sollwert, Schaltdifferenz, Alarmgrenzen und den Hauptschalter r12 als les- und schreibbar; eine 0 in r12 stoppt die Kühlung. Carel erlaubt das Schreiben von Parametern und Befehle für Abtauung, Ein und Aus. Dixell akzeptiert die Funktionen 06 und 16 für seine Parameter.

Ein Überwachungssystem hat keinen Grund, einen davon zu schreiben. Richten Sie jedes Register mit Write auf Read only ein, und fügen Sie einem ZMB-Profil keine Schreibfunktion für einen Regler hinzu, dessen Steuerung nicht in Ihrer Verantwortung liegt. Die EpiSensor-Profile nennen Schreibfunktionen für die Sollwerte, weil der Regler sie unterstützt, nicht weil sie verwendet werden sollten. Eine Sollwertänderung ist Sache des Kältetechnikers, am Regler selbst.

Das Auslesen eines Reglers in Betrieb nehmen

1. Reglermodell, Bestellnummer und Firmware sowie die Parameter der Fühlerkonfiguration dokumentieren.
2. Prüfen, dass kein anderer Master den Bus abfragt.
3. Serielle Leitung und Adresse einstellen und den Bus an beiden Enden abschließen.
4. Die Register als vorzeichenbehaftet 16 Bit, Funktion 03, Multiplikator 0,1, nur lesend einrichten.
5. Jeden Wert mit der Anzeige des Reglers vergleichen, einschließlich eines negativen Werts an einem Tiefkühlgerät.
6. Festhalten, welchen Fühler jedes Register liest (Luft, Verdampfer oder Anzeige), damit niemand ihn für den Lebensmittelfühler hält.
7. Den Abtauzustand an einer echten Abtauung prüfen, wenn Sie ihn zum Sperren von Alarmen verwenden.

Der Leitfaden zur Modbus-RS-485-Inbetriebnahme behandelt das umfassendere Abnahmeprotokoll, und der Leitfaden zu kritischen Grenzwerten im HACCP beschreibt, wie die Reglerdaten eine Temperaturaufzeichnung unterstützen, ohne sie zu ersetzen.