ESPHome компонент для подключения счетчиков электроэнергии Энергомера CE102M CE207 CE208 CE301 CE303 CE307 CE308 по RS-485 (ГОСТ МЭК/IEC 61107-2011)

• 1. Назначение
• 2. Отказ от ответственности
• 3. Функции
• 4. Пример отображения в home-assistant
• 5. Подключение
• 6. Настройка основного компонента
• 7. Настройка сенсоров для опроса счетчика
• 8. Примеры готовых конфигураций
• 9. Проблемы, особенности, рекомендации

1. Назначение

Компонент для считывания данных с электросчетчиков, поддерживающих протокол МЭК/IEC 61107, таких как Энергомера СЕ102М, СЕ301, СЕ303. Потенциально, может работать и сдругими счетчиками поддерживающими данный ГОСТ. Кроме того, работает и с некоторыми счетчиками Энергомера, заявленными как СПОДЭС (SPds в названии - например CE207-R7.849.2.OA SPds). Проверено на нескольких CE207, СЕ208, СЕ307, СЕ308.

2. Отказ от ответственности

Пользуясь данным ПО пользователь полностью берет на себя всю ответственность за любые последствия.

3. Функции

• подключение как безадресное (широковещательный запрос), так и по адресу (9 последних цифр заводского номера),
• индивидуальна настройка сенсоров под конкретные запросы,
• работа с массивом возвращаемых значений,
• два вида сенсоров: числовой и текстовый,
• работа только на скорости 9600 бод.

4. Пример отображения в home-assistant

5. Подключение

Устройства:

• микроконтроллер Esp (работа провена на модулях на базе esp32, esp32s, esp32s2, esp8266)
  • если испольуется UART0, то в модуле логгера нужно отключать вывод в порт (baud_rate:0)
• модуль трансивера RS485,
  • должен быть расчитан на 3.3 вольта (связка Esp + модуль на max485 расчитаный на 5 вольт может работать некорректно)
  • запитываем либо от esp модуля, либо отдельно, земля общая
• счетчик электрической энергии (работа проверена со счетчиками Энергомера СЕ102М, СЕ301 версии CE301v11.8s4, СЕ303 версии CE303v11.8s4)
  • A+ и B- соединяем с модулем
  • желательно подключение витой парой (А и В переплетены между собой)
  • земли счетчика и модуля 485 не соединяем, а если кабель с экраном/оплеткой - можно соеденить с землей только со стороны модуля для уменьшения наводок
  • если расстояние до счетчика большое, то может понадобиться терминирующий резистор 120 Ом между A и B
  • CE301/CE303 в корпусах R32/R33 - необходимо отдельно подавать питание 9-12 вольт на клеммы V+, V-.
  • пользуемся документацией на счетчик для уточнения схем подключений

5.1 Рекомендуемый вариант подключения с RS-485 модулем с автоматическим выбором направления передачи

На данный момент в продаже много модулей RS-485 с расширеным набором функций - с логикой автоматического выбора направления передачи, защитными диодами и предохранителями. Эти модули рекомендуются к использованию, т.к. более надежны.
Например, модуль XY-017

┌───────┐           3.3В     ┌─────────────┐                 ┌────────────────┐
│       │            └── VCC ┤             │                 │                │
│  MCU  ├ RX ──────────── RX ┤ RS485<->TTL ├ A ───┐─┐─┐─── A ┤ Электросчетчик │
│ ESPxx ├ TX ──────────── TX ┤   module    ├ B ───└─└─└─── B ┤                │
│       │                    │             │                 │                │
│       │                    │             │          ┌─── + ┤                │
│       ├ GND ────────── GND ┤             │      9-12В ── - ┤                │
└───────┘                    └─────────────┘                 └────────────────┘

Иногда RX/TX на модуле перепутаны - ничего страшного, просто меняем.

5.2 Вариант подключения с классическим RS-485 модулем с 4 входами

Классический модуль с RO/DI/DE/RE входами + общая земля. MAX485 расчитан на 5В, а MAX3485 на 3.3В, хотя первый в 90% случаев прекрасно работает и от 3.3В тоже.

• RO - прием,
• DI - передача,
• DE + R̅E̅ - контроль линии для передачи данных (flow_control_pin в yaml)

┌───────┐           3.3В     ┌─────────────┐                 ┌────────────────┐
│       │            └───VCC ┤             │                 │                │
│  MCU  ├ RX ──────────── RO ┤ RS485<->TTL ├ A ───┐─┐─┐─── A ┤ Электросчетчик │
│ ESPxx ├ TX ──────────── DI ┤   module    ├ B ───└─└─└─── B ┤                │
│       ├ FLOW ──────┬─── RE ┤             │                 │                │
│       │            └─── DE ┤             │          ┌─── + ┤                │
│       ├ GND ────────── GND ┤             │      9-12В ── - ┤                │
└───────┘                    └─────────────┘                 └────────────────┘

6. Настройка основного компонента

Подлючаем внешний компонент из репозитория

external_components:
  - source: github://latonita/esphome-energomera-iec
    refresh: 30s
    components: [energomera_iec]

Конфигурируем UART 9600 7E1:

uart:
  rx_pin: GPIO16
  tx_pin: GPIO17
  baud_rate: 9600
  data_bits: 7
  parity: EVEN
  stop_bits: 1

Основной модуль

energomera_iec:
  id: ce102m
  update_interval: 30s
#  address: 123456789
#  receive_timeout: 500ms         # время ожидания ответа от счетчика
#  delay_between_requests: 100ms  # задержка между запросами к счетчику
#  flow_control_pin: GPIO32

• address - по-умолчанию пустой, если счетчик один - то адрес не требуется. Если несколько счетчиков - то там указываем его адрес - это последние 9 цифр его заводского номера.
• receive_timeout - по-умолчанию 500мс, если ответы длинные - то можем не успеть дождаться ответа - увеличиваем.
• delay_between_requests - по-умолчанию 100мс, иногда счетчик может тупить после больших запросов и не успевает принять новый - увеличиваем. важно - больше 1.5с не рекомендую, в счетчиках есть таймаут от 1.5с до 3с - если их не дергают, они считают, что общение закончено и закрывают сессию.
• flow_control_pin - указываем, если 485 модуль требует сигнал направления передачи RE/DE

7. Настройка сенсоров для опроса счетчика

Реализованы два типа сенсоров:

• sensor - числовые данные, float
• text_sensor - текстовые данные в формате "как пришли от счетчика"

  sensor/text_sensor:
  - platform: energomera_iec
  name: Название сенсора
  request: ЗАПРОС()
  index: индекс ответа, по-умолчанию 1
  sub_index: суб-индекс внутри ответа, по-умолчанию 0 = весь ответ из скобок
  ... остальные стандартные параметры для сенсора ...

Запросы берем из руководств на счетчики. Например, Руководство по эксплуатации CE102M , или Руководство пользователя CE301 и CE303.

Кроме того, оказалось, что некоторые СПОДЭС счетчики Энергомера (например, 307 и 308, и, возможно, также 207 и 208) тоже уверенно отвечают на запросы по стандарту МЭК, но с некоторыми особенностями. Например, там не работает команда ET0PE для получения накопленной энергии. Вместо этого можно использовать команды работы с архивом EMDzz/ENDzz и аналогичные. Документация по командам CE208 и CE308, взятая с форума поддержки Энергомеры.

7.1 Пример. Запрос потребления электроэнергии в кВт*ч

sensor:
  - platform: energomera_iec
    request: ET0PE()
    index: 2
    name: Энергия Тариф 1
    unit_of_measurement: kWh
    accuracy_decimals: 3
    device_class: energy
    state_class: total_increasing

  - platform: energomera_iec
    request: ET0PE()
    index: 3
    name: Энергия Тариф 2
    unit_of_measurement: kWh
    accuracy_decimals: 3
    device_class: energy
    state_class: total_increasing

7.2 Пример. Запрос даты

Дату счетчик возвращает в формате нн.дд.мм.гг, где - день недели 00 - воскресенье, 01 понедельник. Пример: 03.13.07.24. Превратить это в нормальную дату можно, например,так:

text_sensor:
  - platform: energomera_iec
    name: Date
    request: DATE_()
    filters:
      - lambda: |-
          std::string str{x};
          str.erase(0,3);
          str.insert(6,"20");
          return str;

Некоторые счетчики (например, СЕ207) дату возвращают в формате н.дд.мм.гг, например 3.11.09.24. Поэтому в lambda выражении надо поправить удаление лишних символов: str.erase(0,2);:

text_sensor:
  - platform: energomera_iec
    name: Date
    request: DATE_()
    filters:
      - lambda: |-
          std::string str{x};
          str.erase(0,2); 
          str.insert(6,"20");
          return str;

8. Примеры готовых конфигураций

9. Проблемы, особенности, рекомендации

• "да должно всё работать" :)
• основная проблема - неверно выбранное питание/модуль для 485. еще достаточно часто модули встречаются нерабочие.
• при слабом сигнале wifi, esp может терять точку доступа и часто заново подключаться. А если esp одноядерная (например, esp8266 или esp32s2), то это может влиять на сбор данных со счетчика и, в целом, может приводить к неожиданным перезагрузкам
• по идее, hardware uart всегда надежнее, но, в целом, software uart и на esp8266 работает без сбоев, если не делать запросы, которые возвращают кучу данных
• забавно, что у кого-то бывает работает только software uart, у кого-то - только hardware uart, у многих - и так и так
• модуль 485 желательно брать с защитными диодами - наблюдали как умершую esp8266, так и модуль, у которого работала только отправка, а прием не работал
• модули 485 с маркировкой пинов rx/tx - иногда rx/tx наоборот :)
• внимательно смотрите на номера пинов на esp - ориентируйтесь на распиновку модулей (pinout diagram). Часто производители нумеруют пины на плате совсем не так, как они пронумерованы на чипе esp (например, nodemcu). Указывайте номера, как на чипе (GPIOxx).