Alpha Innotec Wärmepumpe via ModBus mit PRTG überwachen

Wir heizen unser Haus mit einer Sole/Wasser-Wärmepumpe SWC 25 von Alpha Innotec (AIT). Dieser Artikel beschreibt, wie man diese über das ModBus-Protokoll mit PRTG überwachen kann.

Damit die Wärmepumpe per Modbus erreichbar ist muss sie per Ethernet verbunden sein und eine sog. GLT-Lizenz (vom Hersteller AIT) eingespielt werden, die kostet einzeln ca. €300-400, aber wenn die Wärmepumpe wie bei uns bereits ins Energiemanagement der Haustechnik eingebunden ist (Steuerung der Wärmeerzeugung u.a. abhängig vom Ertrag der Solaranlage), ist diese Lizenz wahrscheinlich bereits installiert.

Die gesamte Energie/Haustechnik (Solaranlage, Wärmepumpe und Loxone-Haustechnik-Server) kommunizieren über ein eigenes Ethernet-/IP-Netzwerk miteinander, das bewusst nicht ans Office-(W)LAN des Hauses angeschlossen ist und damit auch keinen Internet-Zugang hat (Schutz vor Angriffen).

Damit die Überwachung trotzdem klappt, habe ich einen stromsparenden Windows-10-Mini-PC, der mit je einer Ethernet-Netzwerkkarte im Haustechnik-Netz und im Office-LAN angeschlossen ist (multi-homed). Auf diesem läuft eine Remote Probe meiner PRTG-Installation und ich kann in beiden Netzen die Systeme überwachen.

PRTG bringt von Haus keinen eigenen ModBus-Sensor mit, aber mit den sog. Custom Sensoren kann man das recht einfach nachrüsten. Ich habe mir also in Powershell ein Script für einen EXE/Script Advanced Sensor für PRTG geschrieben, das meine Wärmepumpe überwacht.

Aus der Modbus-Dokumentation von AIT suchte ich die zu überwachenden Werte heraus, z.B. die Vor- und Rücklauf-Temperatur, Warmwasser-Temperatur, Betriebsstunden, erzeugte Wärmemenge oder den Status der Wärmepumpe.

Den Einstieg in mein Script bildete das Pluggit Script von Frank Carius, das ich umgeschrieben habe und mit den Daten aus der AIT Dokumentation ergänzt habe (Code gibt es auch auf GitHub: https://github.com/dirkpaessler/sensors_for_prtg):

# Überwachung einer AIT Wärmepumpe mit PRTG 
# via Modbus Protokoll

param( 
	[string] $remoteHost = "192.168.21.11", 
	[int]$port = 502
) 


function modbusread ([string]$remoteHost, [int]$port, [int]$startaddress,[int]$bytecount,[string]$targetformat,[string]$flipoption) {

	[byte[]]$sendbuffer=00,110  # Transaction Identifier
	$sendbuffer+=00,00			#Protocol identifier
	$sendbuffer+=00,06			#Length
	$sendbuffer+=00				#Unit ID
	$sendbuffer+=04				#Function Read Input Registers
	$sendbuffer+=[byte]([math]::Truncate(($startaddress -40001)/256)),([system.byte](($startaddress -40001)%256))		
	$sendbuffer+=00,($bytecount)
	$tcpclient = new-object System.Net.Sockets.TcpClient($remoteHost, $port) 
	$netStream  = $tcpclient.GetStream() 
	$netStream.write($sendbuffer,0,$sendbuffer.length)
	start-sleep -milliseconds 50
	[byte[]]$recbuffer = new-object System.Byte[] ([int]($bytecount+9)) 
	$receivedbytes = $netStream.Read($recbuffer, 0, [int]($bytecount+9));
	$tcpclient.Close() 
	$netStream.Close() 
	$resultdata = $recbuffer[9..($recbuffer[8]+8)]
	$resultdataflip = $resultdata.clone()
	for ($count=0; $count -lt $resultdata.length ;$count+=2) {
		$resultdataflip[$count] = $resultdata[$count+1]
		$resultdataflip[$count+1] = $resultdata[$count]
	}
	$resultdata = $resultdataflip
    [bitconverter]::ToInt16($resultdata,0)
}

write-host "Let's go..."
[string]$prtgresult=""
$prtgresult+="<?xml version=""1.0"" encoding=""Windows-1252"" ?>`r`n"
$prtgresult+="<prtg>`r`n"
[bool]$errorfound = $false

function onedataset([string]$name, [int]$theid, [string]$unit, [int]$divider) {
    "    <result>`r`n"
    "        <channel>"+$name+"</channel>`r`n"
    "        <customunit>"+$unit+"</customunit>`r`n"
    "        <value>"+((modbusread $remoteHost $port (40001+$theid) 2 int16 flip)/$divider)+"</value>`r`n"
    "        <float>1</float>`r`n"
    "        <mode>Absolute</mode>`r`n"
    "    </result>`r`n"
    }

function tworegisterdataset([string]$name, [int]$theid, [string]$unit, [int]$divider) {
    "    <result>`r`n"
    "        <channel>"+$name+"</channel>`r`n"
    "        <customunit>"+$unit+"</customunit>`r`n"
    "        <value>"+(((modbusread $remoteHost $port (40001+$theid) 2 int16 flip)*65536+(modbusread $remoteHost $port (40001+$theid+1) 2 int16 flip))/$divider)+"</value>`r`n"
    "        <float>1</float>`r`n"
    "        <mode>Absolute</mode>`r`n"
    "    </result>`r`n"
    }

try {
    $prtgresult+=onedataset "Vorlauf" 1 "° C" 10
    $prtgresult+=onedataset "Ruecklauf" 2 "° C" 10
    $prtgresult+=onedataset "Temperatur Aussen" 0 "° C" 10
    $prtgresult+=onedataset "External Return" 3 "° C" 10
    $prtgresult+=onedataset "Warmwasser" 4 "° C" 10
    $prtgresult+=onedataset "Mischkreis 1" 5 "° C" 10
    $prtgresult+=onedataset "Mischkreis 2" 6 "° C" 10
    $prtgresult+=onedataset "Heat source inlet temperature" 9 "° C" 10
    $prtgresult+=onedataset "Heat source outlet temperature" 10 "° C" 10
    $prtgresult+=tworegisterdataset "Waerme (Zaehler)" 44 "kWh" 10
    $prtgresult+=onedataset "Status" 37 "Status" 1
    $prtgresult+="    <result>`r`n"
    $prtgresult+="        <channel>Betriebsstunden</channel>`r`n"
    $prtgresult+="        <customunit>h</customunit>`r`n"
    $prtgresult+="        <value>"+(((modbusread $remoteHost $port (40001+33) 2 int16 flip)))+"</value>`r`n"
    $prtgresult+="        <float>1</float>`r`n"
    $prtgresult+="        <mode>Difference</mode><SpeedTime>Hour</SpeedTime>`r`n"
    $prtgresult+="    </result>`r`n"
    $prtgresult+="    <result>`r`n"
    $prtgresult+="        <channel>Waerme gesamt</channel>`r`n"
    $prtgresult+="        <customunit>Wh</customunit>`r`n"
    $prtgresult+="        <value>"+(((modbusread $remoteHost $port (40001+44) 2 int16 flip)*65536+(modbusread $remoteHost $port (40001+44+1) 2 int16 flip))*100)+"</value>`r`n"
    $prtgresult+="        <float>1</float>`r`n"
    $prtgresult+="        <mode>Difference</mode><SpeedTime>Hour</SpeedTime><VolumeSize>Kilo</VolumeSize>`r`n"
    $prtgresult+="    </result>`r`n"
    $prtgresult+="    <result>`r`n"
    $prtgresult+="        <channel>Waerme Heizung</channel>`r`n"
    $prtgresult+="        <customunit>Wh</customunit>`r`n"
    $prtgresult+="        <value>"+(((modbusread $remoteHost $port (40001+38) 2 int16 flip)*65536+(modbusread $remoteHost $port (40001+38+1) 2 int16 flip))*100)+"</value>`r`n"
    $prtgresult+="        <float>1</float>`r`n"
    $prtgresult+="        <mode>Difference</mode><SpeedTime>Hour</SpeedTime><VolumeSize>Kilo</VolumeSize>`r`n"
    $prtgresult+="    </result>`r`n"
    $prtgresult+="    <result>`r`n"
    $prtgresult+="        <channel>Waerme Warmwasser</channel>`r`n"
    $prtgresult+="        <customunit>Wh</customunit>`r`n"
    $prtgresult+="        <value>"+(((modbusread $remoteHost $port (40001+40) 2 int16 flip)*65536+(modbusread $remoteHost $port (40001+40+1) 2 int16 flip))*100)+"</value>`r`n"
    $prtgresult+="        <float>1</float>`r`n"
    $prtgresult+="        <mode>Difference</mode><SpeedTime>Hour</SpeedTime><VolumeSize>Kilo</VolumeSize>`r`n"
    $prtgresult+="    </result>`r`n"

    $status=(modbusread $remoteHost $port 40038 2 int16 flip)
    switch ($status) {
        "0"	{$prtgresult+="<text>Betrieb: Haus-Heizung</text>`r`n"}
        "1"	{$prtgresult+="<text>Betrieb: Warmwasser</text>`r`n"}
        "2"	{$prtgresult+="<text>Betrieb: Pool</text>`r`n"}
        "3"	{$prtgresult+="<text>Wärmepumpe steht (EVU Off)</text>`r`n"}
        "4"	{$prtgresult+="<text>Defrost</text>`r`n"}
        "5"	{$prtgresult+="<text>Wärmepumpe steht</text>`r`n"}
        "6"	{$prtgresult+="<text>Externe Energiequelle</text>`r`n"}
    }
    $prtgresult+="</prtg>"
}
catch {
	write-host "Unable to Connect and retrieve data"
	$prtgresult+="   <error>2</error>`r`n"
	$prtgresult+="   <text>Unable to Connect and retrieve data</text>`r`n"
	$errorfound = $true
}

if ($errorfound) {
	write-host "Error Found. Ending with EXIT Code" ([xml]$prtgresult).prtg.error
}
write-host "Sending PRTGRESULT to STDOUT"
$prtgresult

if ($errorfound) {
	exit ([xml]$prtgresult).prtg.error
}

Dieses Script kopierte ich als “Wärmepumpe Sensor V1.ps1” dann in den Ordner

C:\Program Files\PRTG Network Monitor\Custom Sensors\EXEXML

beachtete, dass ich die Execution Policy setzen musste, und konnte dann in der PRTG Oberfläche einen EXE/Script Advanced Sensor anlegen, wobei ich beim Anlegen das Script “Wärmepumpe Sensor V1.ps1” auswählte.

Und schon hatte ich eine detaillierte Überwachung unserer Wärmepumpe: