汉非太阳能(光伏)控制器接入ha小白级教程

zjhcr · 发表于 2021-12-20 20:15:14

本帖最后由 zjhcr 于 2021-12-25 13:49 编辑

先上成果图

前言：本人从入门ha到现在也有一段时间了，从什么都不懂的小白慢慢到开始对ha稍有眉目，回顾这段时间走过来的路，曲折又受益良多。在这里非常感谢论坛里的一众大神们，是他们努力的启蒙才有今天我们从容面对各种问题的动力。
楼主玩ha能源板块有一段时间了，最开始使用PZEM-004T模块接入ha测量家庭电量消耗，到后来突发奇想到，把自家的太阳能控制器也给接入ha，方便统一察看和记录。经过多次努力，终于成功把太阳能控制器接入了ha。
本着人人为我、我为人人、饮水思源的心态，特意抽空写了这一篇文分享给各位，希望对新手也能有所启示和帮助（虽然我自己也是一个新手，很多东西不懂的还是得去问去了解，哈哈）。

首先上场的是今天的主角，来自武汉汉非科技出品的MPPT太阳能控制器，某宝上比较常见的一款控制器，光和硅能也有代理它的产品，特点是MPPT效率高，自损耗小，性价比也不错，楼主的这款是120D带WiFi通讯款。110D、130D、140D等不同数值的款仅尺寸和能接受的最大电流（光伏板功率）有所不同，其他功能大同小异

第一章：联网，将控制器自带的通讯从热点模式改为接入WiFi网络
原厂商家提供官方的APP，通过控制器自带的WiFi接入点接入到手机，然后打开app刷新即可看到控制器的数据，我这里仅作截图演示，没有实际连接
微信图片_20211220193650.png

使用APP看数据有诸多不便之处，例如没法显示即时数据，每次都需要手动刷新，然后就是只能在其WiFi范围下使用，远离控制器的范围就无法使用了。
根据自己多年玩数控的经验判断，控制器应该是使用了一颗内置WiFi透传的单片机，将串口数据通过以WiFi网络传输。不哆嗦，立马安排拆解以验明其真实性

拆开控制器，果不其然一颗硕大的ESP-12F芯片通过排线连接在了控制器主板的上方，排线由4根线组成，分别是电源输入的+、-和串口数据的TX和RX。引脚顺序如图示
微信图片_20211220193218.jpg

考虑到通讯版和非通讯版有着几十元的差价，理论上非通讯版可以通过后期加装透传模块或引出TX、RX串口针脚来实现通讯功能，有条件的朋友可以尝试验证一下。需要注意的是，+、-的供电电压是直连电池端的电压，譬如24v的电池组，这两引脚测量出就是24v左右的电压，自带的通讯模块板子上具有3.3v稳压芯片，非通讯版自行加装透传模块的切勿直接接入ESP芯片，否则会立即烧毁。

印证了WiFi透传模块是ESP-12F核心之后，开始琢磨连接网络。控制器自带的WiFi是AP模式，根据连上它的热点之后获取的网关是11.11.11.254，顺藤摸瓜，浏览器打开这个地址，发现ESP-12F所使用的是esp-link这一固件

点击左边的WiFi Station栏，可以切换无线网络模式，先点一下下方的Switch to，切换成STA模式，也就是从原来的AP模式改成STA终端模式接入到我们家里的WiFi网络去，然后右边就会有自动扫描出附近的WiFi，找到自己家的那个，点击，并在最下方输入密码，然后点击Connect连接

点完connect之后，esp-link的页面就会失联，不用担心，这是因为WiFi接入点丢失和控制器ip地址变化了，所以会提示丢失连接。这时候只需要到路由器查看esp-link连上WiFi后的内网DHCP获取的新地址，重新浏览器输入就可以继续操作了，就像局域网内的机器那样了。如果担心DHCP获取的地址经常变化，可以再到WiFi Station页面上最下方给esp-link设置固定IP。需要注意的是，如果使用11.11.11.254以外的IP地址，手机APP客户端将无法再连接控制器，因为APP只认11.11.11.254这个地址进行通讯，无法修改。如果需要同时使用手机app和联网功能的话，那么最好想办法继续使用11.11.11.254作为地址又确保内网能访问到（举个解决办法：二级路由或者网关地址拓展）

以下为调试部分，如果确信接入网络的操作没有问题，可以略过这部分内容：
连接上本地网络之后，可以先用官方的PC上位机软件（附件有提供）来测试是否正常连通
上位机1.png

点击左上角设置，通信模式选以太网，IP地址输esp-link获取到的内网IP，端口8088，通过与厂家确认，我这款控制器使用的是比较常见的Modbus协议，因此通讯协议选择TCP_Modbus，控制器类型MPPT
上位机2.png

设置好后返回主界面点击连接，主界面的右侧开始跑码，而主界面的所有数据都能更新显示出来，上位机成功获取控制器数据，至此网络接入调试完成。
上位机3.png

Tips：另外也可以用ModScan32这个软件来对Modbus设备进行测试，对于其他一些不是汉非的但支持Modbus标准的控制器也可以用ModScan32来连接测试获取数据。Modbus是标准工业协议，HA也能直接支持对Modbus协议的读取和写入，这是它巨大的优势所在

ModScan32.zip (2.15 MB, 下载次数: 53)

登录/注册后可看大图

MODBUS Point Type选择03：Holding Register
可以看到ModScan32连接成功后，下方数表就会有变化的数值出现了，对照厂家提供的协议就能知道是什么的数值（下一章讲到协议）

第二章：协议
所谓协议，用我不专业但通俗的解读就是能和设备进行握手通讯，读懂通讯内容的“字典”。通信双方必须共同遵从的一组约定。如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，设备之间才能相互通信交流。通过查阅官方说明和厂商的文档，得知我的这个控制器使用的是一种工业上比较常见的Modbus标准协议，这是一个大框架协议，我把它称作大协议。Modbus协议的原理我们不需要懂，只需要知道这个协议规定了很多寄存地址，而寄存地址下的数值有对应的数据或者功能代码，通过对地址的数值进行读取或者写入，能达到我们对设备进行读数或者控制的目的。而厂家在开发时会有对设备数据相对应是哪个地址的数据说明书，我称它作小协议，只有拿到了小协议，我们才清楚通过Modbus读取的数据哪个对应的是设备哪个数值或者功能，大协议是我们能够建立通讯的前提，小协议是我们能解读数据内容的关键。因此拿到小协议是咱们下一步对接入HA的关键所在，一般厂家都能够提供他们的协议，咨询售后即可。汉非的太阳能控制器协议楼主附件提供上，供大家学习使用

控制器通信协议（ModBus版）公开文件V1.0.0_CN.pdf (327.16 KB, 下载次数: 40)
协议1.png

翻到下面，寄存器地址与名称，这才是我们需要的精华内容，每个地址分别对应了不同的数据和功能，譬如0x0001对应的是“太阳能电池板电压”数值
协议3.png

通过对比ModScan32调试软件读取的数列表可以见到40002（实际ModScan32里40001应该是代表地址起始0，而40002对应的是1也就是0x0001，ModScan32上显示的是10进制地址而协议书上的是16进制地址有所不同，但只要能找对顺序下来就很好对应解读，Modbus的最大优势就是顺序地址）这个地址的数值1261，刚好就是我控制器显示的太阳能电池板电压的数值（实际是12.61，小数点不对，没关系，后面可以在HA里取模调整）

协议4.png

如此按地址顺序对照，我们发现地址的顺序和数值与协议书上的描述都一一对应上了，接下来可以为接入HA做准备了。

第三章：接入Home Assistant终于来到了重头戏，把控制器对接入HA。前面铺垫那么多，最终目的不都是为了接入我们的HA嘛。
通过查阅HA的官方文档，发现HA是能够直接支持Modbus协议的
具体可以参照官方文档
https://www.home-assistant.io/integrations/modbus/

利用ha目录下新建packages文件夹，把原本要修改configuration.yaml的内容都新建成yaml文件往packages文件夹里放，方便增减配置文件和排错，这个新手都应该学会的技能了吧
新手必备技能【package】【检测配置】https://bbs.hassbian.com/thread-1114-1-1.html
packages目录下新建一个名为mppt.yaml的文件，用NotePad++打开编辑
把以下代码复制粘贴进去

（论坛字数限制，接第16楼继续，附件链接在16楼）顺便在1楼向各位路过的大佬咨询，如何解决模板sensor无法增加state_class: total_increasing 参数，致使发电量数据暂时还没有办法接入HA的能源板块的问题

yylwhy · 发表于 2021-12-20 21:10:37

在海鲜市场看到了块2*1 450W的太阳能板

zjhcr · 发表于 2021-12-20 21:12:23

yylwhy 发表于 2021-12-20 21:10
在海鲜市场看到了块2*1 450W的太阳能板

我的板子都是捡的二手，隔壁城市的玩家升级下来的，150元2块380瓦便宜捡，自己开车拉回来

nuaawmy · 发表于 2021-12-21 06:49:48

一直没搞懂能源板块怎么调出来的，家里电表介接入了HA，能看功率电压电流，配置文件里要输啥命令吗

zjhcr · 发表于 2021-12-21 09:22:08

nuaawmy 发表于 2021-12-21 06:49
一直没搞懂能源板块怎么调出来的，家里电表介接入了HA，能看功率电压电流，配置文件里要输啥命令吗 ...

什么样的电表？只有功率电压电流没有用电量计量吗。能源板块要求有用电量的实体并且具备一些特定属性

nice · 发表于 2021-12-21 09:49:22

wc 太强了之后家里打算安装太阳能板插个眼

marinefei · 发表于 2021-12-21 09:59:53

太阳能板？？是不是太阳能热水器的板子也能利用起来了？

zjhcr · 发表于 2021-12-21 10:41:34

marinefei 发表于 2021-12-21 09:59
太阳能板？？是不是太阳能热水器的板子也能利用起来了？

不一样的东西，咱们说的太阳能板是指光伏板

zkxa · 发表于 2021-12-21 10:41:40

啥时候更新呢。

zjhcr · 发表于 2021-12-21 10:57:59

zkxa 发表于 2021-12-21 10:41
啥时候更新呢。

今晚。白天上班哈哈哈

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