Modbus-Integration für Hoval-Anlagen leicht gemacht

In der Welt der Gebäudeautomatisierung spielt die reibungslose Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen und Geräten eine entscheidende Rolle. Modbus gilt zurecht als besonders bewährtes und weitverbreitetes  Kommunikationsprotokoll, weil es eine einfache und effiziente Einbindung verschiedener Komponenten zu einem effizienten Gesamtsystem ermöglicht. 

Damit die Integration der Wärmepumpe oder dem Komfortlüftungsgerät von Hoval mittels Modbus funktioniert, ist ein Modbus-Gateway von Hoval erforderlich – damit lässt sich die Verbindung sowohl über Modbus TCP als auch über Modbus RTU realisieren. Das Gateway übernimmt dabei die Rolle des Slaves, das bauseitige Modbus-System hingegen die Rolle des Masters. Welche Produkte von Hoval für die Modbus-Integration infrage kommen, lässt sich auf einen Blick erkennen: Der Schlüssel ist die Systemregelung TopTronic E, die am eingebauten Touchscreen direkt am jeweiligen Produkt erkennbar ist. Neu ausgelieferte Wärmeerzeuger sind seit 2015 mit der Regelungsgeneration TopTronic E ausgestattet.

Bitte beachten Sie: Die im Folgenden beschriebenen Datenpunkte beziehen sich auf die Anwendung für Wärmeerzeuger (Wärmepumpen, Gaskessel, Pelletkessel, ...) bzw. auf die Komfortlüftung von Hoval, nicht aber auf die Anwendung für Fernwärmeübergabestationen.

Für die Integration von Fernwärmeübergabestationen lohnt sich ein Blick auf das District Heating Template von Loxone. 

Mit Modbus steht Ihnen ein Kommunikationsprotokoll zur Verfügung, das es ermöglicht, Ihr Hoval-System durch die Vielzahl von verfügbaren Datenpunkten präzise und effizient anzusteuern. Konkrete Anwendungsszenarien und Schritt-für-Schritt-Anleitungen helfen Ihnen dabei, die Modbus-Integration individuell und bedarfsgerecht zu gestalten.

Bitte beachten Sie: Bei manchen Funktionen ist es erforderlich, dass der Service von Hoval die Einstellungen sowie Softwareupdates vor Ort vornimmt, damit sich der Wärmeerzeuger von Hoval über Modbus ansteuern lässt. Diese Funktionen sind in den nachfolgenden Anwendungsfällen mit einem Stern (*) gekennzeichnet. 

Ebenso erforderlich ist die Registrierung des Modbus-Gateways in der HovalConnect App. Durch die Anbindung an HovalConnect profitieren Sie von automatischen Software-Updates des Gateways sowie von damit verbundenen Features. Zudem ermöglicht die Registrierung in HovalConnect den Zugang zu Remote-Support, etwa zu Modbus-Datenpunkten oder weitergehenden Integrationsthemen. 

Bei folgenden Anwendungsfällen handelt es sich um Standardanlagen mit nur einem Wärmeerzeuger. Bei komplexeren Systemen, etwa mit mehreren Wärmeerzeugern oder mehr als drei Heizkreisen, müssen die anlagenspezifischen Reglermodule und Busadressen beachtet werden. Detaillierte Informationen hierzu finden Sie in der Modbus-Datenpunktliste im Bereich Downloads.

Fallbeispiel 1: Sollwertvorgabe für Raumtemperatur und Warmwasser über Modbus

Fallbeispiel 2: Sollwertvorgabe für Vorlauftemperatur und Warmwasser über Modbus

Fallbeispiel 3: Vorgabe eines Temperatursollwerts über Modbus direkt an den Wärmeerzeuger

Fallbeispiel 4: Vorgabe eines Leistungssollwerts über Modbus direkt an den Wärmeerzeuger

Fallbeispiel 5: Ansteuerung der Lüftungsanlage HomeVent über Modbus

Fallbeispiel 6: Leistungsbegrenzung für Deutschland gemäß §14a ENWG/netzdienliche Steuerung über Modbus

Fallbeispiel 7: Informationswerte des Wärmeerzeugers oder der Lüftung über Modbus auslesen – die Details

Fallbeispiel 8: Betriebssichere Ansteuerung von Wärmepumpen über Offset-Werte   

Für die Ansteuerung von Wärmepumpen ist Anwendungsfall 8 stets dem Einsatz anderer Anwendungsfälle vorzuziehen, da dieser eine höhere Betriebssicherheit gewährleistet und unter anderem vor Taktung sowie möglichen Kommunikationsabbrüchen zwischen Hoval Regelung und Gebäudeleittechnik/Energiemanagementsystem/Home-Automation System schützt. 

Wenn Hoval die Regelung der Wärmebereitung und -verteilung übernimmt, lassen sich sowohl für den Heizkreis als auch für den Warmwasserkreis die gewünschten Sollwerte vorgeben. Zudem ist es möglich, mit den Datenpunkten zur Sollwertvorgabe der Raumtemperatur indirekt auf die Heizkennlinie Einfluss zu nehmen.

Vorgabe der Raumsolltemperatur
Gehen Sie wie folgt vor:

• Über Registeradresse 1478 „Betriebswahl Heizkreis 1“ die Betriebsart 4 = „Konstant/dauernder Normalbetrieb“ schreiben.
• Anschließend lässt sich der Raum-Sollwert über die Registeradresse 1481 „Normal-Raumtemperatur Heizkreis 1“ vorgeben.

Die Raumsolltemperatur wirkt sich auch auf die Berechnung der Vorlaufsolltemperatur aus. Die auf der Anlage eingestellte Heizkennlinie bezieht sich auf eine Raumsolltemperatur von 20 °C. Eine höhere Raumsolltemperatur erhöht die Vorlaufsolltemperatur, eine geringere Raumsolltemperatur reduziert sie.

Für Heizkreis 2 und 3 gilt dieselbe Vorgehensweise, lediglich die Datenpunkte ändern sich.
Alle Details dazu finden Sie in der Modbus-Guideline in Beispiel 1.

Sollwertvorgabe des Warmwassers
Gehen Sie wie folgt vor:

• Über Registeradresse 1496 „Betriebswahl Warmwasser“ die Betriebsart 4 = „Konstant/dauernder Normalbetrieb“ schreiben.
• Danach über Registeradresse 1497 „Normal-Wassertemperatur“ die Warmwassersolltemperatur vorgeben.

Der geschriebene Sollwert bleibt bis zum Senden eines neuen Werts aktiv. 
Alle Details dazu finden Sie in der Modbus-Guideline in Beispiel 1.

Anstatt der Raumsolltemperatur ist es alternativ möglich, die Vorlauftemperatur pro Heizkreis zu definieren. Hierzu ist es nötig, dass der Service von Hoval vor Ort auf der Anlage die nötigen Grundeinstellungen vornimmt. Erst danach lassen sich die in der Modbus-Guideline mit (*) gekennzeichneten Datenpunkte verwenden.

Sollwertvorgabe der Vorlauftemperatur – Heizen 
Gehen Sie wie folgt vor:

• Unter Registeradresse 1490 „Vorlauf Soll Heizen Heizkreis 1“ den gewünschten Wert schreiben. 
• Bei einem Wert von 0 °C ist die Heizung am Heizkreis ausgeschaltet. 
• Bei einem Wert von mehr als 15 °C startet der Heizbetrieb. 

Der geschriebene Sollwert bleibt bis zum Senden eines neuen Werts aktiv. Kommt es zu einem Unterbruch, so ist der Sollwert immer noch aktiv, bis ein neuer Wert über Modbus empfangen wird.

Für Heizkreis 2 und 3 gilt dieselbe Vorgehensweise, lediglich die Datenpunkte ändern sich. 

Alle Details dazu finden Sie in der Modbus-Guideline in Beispiel 2.

Bitte beachten Sie: Ein im System verbauter Puffer – wie etwa bei Wärmepumpen – lässt sich nicht direkt beeinflussen. Man gibt den Sollwert über die Vorlaufsolltemperatur vor. Benötigt der Vorlauf beispielsweise einen Wert von 35 °C, wird dieser an den Puffer weitergegeben, und der Puffer hält diese Temperatur unter Einhaltung einer definierten Überhöhung.

Sollwertvorgabe der Vorlauftemperatur – Kühlen (*)

Beim Kühlen über den jeweiligen Heizkreis ist es nicht möglich, die Vorlaufsolltemperatur für den Heizfall zu verwenden. Stattdessen ist für die Kühlung ein eigener Sollwert über definierte Datenpunkte erforderlich. Hierzu ist es nötig, dass der Service von Hoval vor Ort auf der Anlage die nötigen Grundeinstellungen vornimmt. Erst danach lassen sich die in der Modbus-Guideline mit (*) gekennzeichneten Datenpunkte verwenden.

Gehen Sie nach der Grundeinstellung durch den Hoval-Service wie folgt vor:

• Unter Registeradresse 23754 „Vorlauf Soll Kühlen Heizkreis 1“ den gewünschten Wert schreiben. 

Der geschriebene Sollwert bleibt bis zum Senden eines neuen Werts aktiv. Kommt es zu einem Unterbruch, so ist der Sollwert immer noch aktiv, bis ein neuer Wert über Modbus empfangen wird.

Für das Kühlen über Heizkreis 2 und 3 gilt dieselbe Vorgehensweise, lediglich die Datenpunkte ändern sich. Sind mehrere Heiz- und Kühlkreise vorhanden, hängt es von der vor Ort installierten Hydraulik und vom Heizungssystem ab, ob auf den Heizkreisen unterschiedliche Anforderungen – wie etwa Heizen und Kühlen gleichzeitig – möglich sind. 

Sollwertvorgabe der Vorlauftemperatur – kombinierter Heizkreis/Kühlkreis

Bei einem kombinierten Heizkreis/Kühlkreis darf nur ein Wert geschrieben werden – entweder jener für die Vorlaufsolltemperatur Heizen oder für die Vorlaufsolltemperatur Kühlen. Beim Schicken des Werts 0 auf den jeweiligen Datenpunkt ist die Heizung bzw. Kühlung ausgeschaltet. 

Anwendungsbeispiel: Die Kühlung soll über Kreis 1 erfolgen.

• Auf der Registeradresse „Vorlauf Soll Heizen Heizkreis 1“ ist der Wert 0 zu schreiben. 
• Gleichzeitig schreibt man über die Registeradresse 23754 „Vorlauf Soll Kühlen Heizkreis 1“ den gewünschten Sollwert.

Ist auch eine Sollwertvorgabe für Warmwasser gewünscht, ist die Vorgehensweise zusätzlich wie folgt:

• Unter Registeradresse 1496 „Betriebswahl Warmwasser“ die Betriebsart 4 = „Konstant/dauernder Normalbetrieb“ schreiben.
• Anschließend lässt sich die Warmwassersolltemperatur mit der Registeradresse 1497 „Normal-Warmwassertemperatur“ vorgeben.

Der geschriebene Sollwert bleibt bis zum Senden eines neuen Werts aktiv. Kommt es zu einem Unterbruch, so ist der Sollwert immer noch aktiv, bis ein neuer Wert über Modbus empfangen wird.

Alle Details dazu finden Sie in der Modbus-Guideline in Beispiel 2

Für die Ansteuerung von Wärmepumpen ist Anwendungsfall 8 stets dem Einsatz anderer Anwendungsfälle vorzuziehen, da dieser eine höhere Betriebssicherheit gewährleistet und unter anderem vor Taktung sowie möglichen Kommunikationsabbrüchen zwischen Hoval Regelung und Gebäudeleittechnik/Energiemanagementsystem/Home-Automation System schützt. 

Wird die übergeordnete Regelung der Wärmeverteilung von der Gebäudeleittechnik übernommen, lässt sich ein Temperatursollwert im Handbetrieb auch direkt an den Wärmeerzeuger vorgeben. 

Gehen Sie wie folgt vor:

• Die Betriebswahl des Wärmeerzeugers auf Handbetrieb stellen (Registeradresse 1561 „Betriebswahl Wärmeerzeuger“ auf den entsprechenden Wert schreiben: 0 für AUS, 4 für Heizen, 5 für Kühlen).
• Falls erforderlich, die maximale Leistung über Registeradresse 19484 „Handbetrieb Leistung Sollwert“ vorgeben (bei stufigen Wärmeerzeugern ist bis 49 % die erste Stufe und bis 100 % die zweite Stufe).
• Die gewünschte Solltemperatur direkt über Registeradresse 1562 „Solltemperatur Handbetrieb“ schreiben.

Der geschriebene Sollwert bleibt bis zum Senden eines neuen Werts aktiv. Kommt es zu einem Unterbruch, so ist der Sollwert immer noch aktiv, bis ein neuer Wert über Modbus empfangen wird.

Alle Details dazu finden Sie in der Modbus-Guideline in Beispiel 3.

Für die Ansteuerung von Wärmepumpen ist Anwendungsfall 8 stets dem Einsatz anderer Anwendungsfälle vorzuziehen, da dieser eine höhere Betriebssicherheit gewährleistet und unter anderem vor Taktung sowie möglichen Kommunikationsabbrüchen zwischen Hoval Regelung und Gebäudeleittechnik/Energiemanagementsystem/Home-Automation System schützt. 

Wird die übergeordnete Regelung der Wärmeverteilung von der Gebäudeleittechnik übernommen, lässt sich ein Leistungssollwert im Handbetrieb auch direkt an den Wärmeerzeuger vorgeben. 

Gehen Sie dazu wie folgt vor:

• Die Betriebswahl des Wärmeerzeugers auf Handbetrieb stellen (Registeradresse 1561 „Betriebswahl Wärmeerzeuger“ auf den entsprechenden Wert setzen: 0 für AUS, 4 für Heizen, 5 für Kühlen).
• Bei der Leistungsvorgabe ist es erforderlich, für das Kühlen einen niedrigen (z. B. 5 °C) und für das Heizen einen hohen (z. B. 80 °C) Temperatursollwert über die Registeradresse 1562 „Solltemperatur Handbetrieb“ zu schreiben. Diese Vorgehensweise setzt die interne Leistungsregelung des Wärmeerzeugers außer Kraft, damit dieser nur mehr auf die externe Leistungsvorgabe reagiert. 
• Den gewünschten Leistungssollwert direkt über die Registeradresse 19484 „Handbetrieb Leistung Sollwert“ vorgeben.

Der geschriebene Sollwert bleibt bis zum Senden eines neuen Werts aktiv. Kommt es zu einem Unterbruch, so ist der Sollwert immer noch aktiv, bis ein neuer Wert über Modbus empfangen wird.

Alle Details dazu finden Sie in der Modbus-Guideline in Beispiel 4.

Möchten Sie das Komfortlüftungsgerät HomeVent über Modbus ansteuern, gehen Sie wie folgt vor: 

• Die Betriebswahl des Geräts über die Registeradresse 23622 „Betriebswahl Lüftung“ auf „Konstant“ stellen.
• Nach Aktivierung über die Registeradresse 23623 „Normal-Lüftungsmodulation“ die Sollluftmenge vorgeben. 
• Um ein Überfeuchten zu verhindern, übersteuert die Luftfeuchtigkeit die Luftmenge. Über die Registeradresse 23626 „Feuchte Sollwert“ lässt sich die Sollluftfeuchtigkeit vorgeben. Wenn die „Feuchtigkeit Abluft“ – Registeradresse 23627 – von der Sollluftfeuchtigkeit abweicht, reguliert das System die vorgegebene Luftmenge entsprechend automatisch nach. Es kann also vorkommen, dass das System die geschriebene Luftmenge übersteuert, um ein Überfeuchten zu verhindern.

Der geschriebene Sollwert bleibt bis zum Senden eines neuen Werts aktiv. Kommt es zu einem Unterbruch, so ist der Sollwert immer noch aktiv, bis ein neuer Wert über Modbus empfangen wird.

Alle Details dazu sowie die möglichen HomeVent-Statusmeldungen finden Sie in der Modbus-Guideline in Beispiel 5.

Um eine Leistungsbegrenzung gemäß § 14a EnWG bzw. die geforderte netzdienliche Steuerung über Modbus zu realisieren, muss der Datenpunkt 27536 „verfügbare elektrische Leistung gedämpft“ beschrieben werden und zuvor die Smart Grid Funktion aktiviert werden.  

• Der auf den Datenpunkt „27536“ geschriebene Wert gibt die maximale Leistungsaufnahme der Wärmepumpe in "kW" vor. Wählen Sie die Leistungsaufnahme entsprechend hoch, um die Minimalleistung der Hoval Wärmepumpe bei der aktuellen Quellentemperatur (z.B. 0°C Außentemperatur) auch zu gewährleisten.  
• Durch das Setzen des Wertes „2“ für „Systembus“ auf dem Datenpunkt „27546“, wird der Datenpunkt „27545“ aktiv. 
• Wird nun am Datenpunkt „27545“ der Wert „1“ für „Vorzugsbetrieb“ gesetzt, wird Smart Grid aktiv und der Datenpunkt „27536“ wirksam. Wechselt der Wert wieder auf „0“ für „Normalbetrieb“ wird das Smart Grid deaktiviert und der Datenpunkt „27536“ unwirksam. 

Zuvor muss der Hoval-Service vor Ort die erforderlichen Grundeinstellungen und Softwareupdates an der Anlage vornehmen.  
 
Erst nachdem diese Grundeinstellungen gesetzt wurden, greift der Modbus-Datenpunkt. 

Wer zusätzlich zur Leistungsbegrenzung einen PV-Überschuss oder günstige Energie aus Dynamischen Stromtarifen verwerten will, sollte sich für die optimale Ansteuerung an den Hoval Integrate Support wenden.  

Für den Wärmeerzeuger bzw. die Wärmepumpe wie auch für das HomeVent und die Heizkreise stehen eine Vielzahl nützlicher Informationswerte zur Verfügung. Jeder Wärmeerzeuger bzw. Wärmepumpe liefert sowohl Statusmeldungen, Temperaturen sowie Energiemengen die gelesen werden können. 

Bei steigender Anzahl an Abfragen sind die Abfragezyklen entsprechend großzügig auszulegen, um eine Verriegelung des HovalConnect Modbus Gateways zu vermeiden. 

Bitte beachten Sie: Gibt es beispielsweise nur einen Heizkreis, bleiben die Daten für Heizkreis 2 und 3 leer. Ein ungemischter Heizkreis wird immer als Heizkreis 1 angezeigt. 

Alle Details zu Informationswerten und Statusmeldungen finden Sie in der Modbus-Guideline in Beispiel 7. 

Der Anwendungsfall 8 ist bestens geeignet für die betriebssichere Ansteuerung von Wärmepumpen.  

Betriebssicher bedeutet bestmöglich taktungsfrei für eine erhöhte Lebensdauer der Wärmepumpe.  

Ebenso betriebssicher im Falle eines Kommunikationsabbruches zwischen Gebäudeleittechnik/Energiemanagementsystem- oder Home Auomation System und der Hoval Regelung.  

Hierbei handelt es sich um das Auslösen des überhöhten Betriebes, ideal zur Koppelung bei Aktivierung durch dynamische Strompreistarife oder Anbindungen von Photovoltaikanlagen.  

• Durch das Setzen des Wertes „2“ für „Systembus“ auf dem Datenpunkt „27546“, wird der Datenpunkt „27545“ aktiv. 
• Wird nun am Datenpunkt „27545“ der Wert „1“ für „Vorzugsbetrieb“ gesetzt, wird Smart Grid aktiv und die Offset-Werte der Anlagenteile (Warmwasser, Heizkreise, Pufferspeicher) werden aktiv. Wechselt der Wert wieder auf „0“ für „Normalbetrieb“ wird das Smart Grid deaktiviert und die Offset-Werte inaktiv. Damit die Offset-Werte ihre Wirkung zeigen können, empfiehlt es sich die Sollwerte für Warmwasser (z.B. 42°C) oder in den Heizkreisen (z.B. 20°C Raumtempartur) zu reduzieren.  
• Durch das Setzen eines Warmwasser-Offset-Wertes von z.B. 30 Kelvin im Anlagenteil „Warmwasser“ (Datenpunkt 27509) fährt die Wärmepumpe bei Sollwertunterschreitung an ihre Warmwasser Maximaltemperatur (meist 60°C).  
• Durch das Setzen eines Raumtemperatur-Offset-Wertes von z.B. 2 Kelvin im Anlagenteil „Heizkreis 1“ (Datenpunkt 27528) wird indirekt die Vorlauftemperatur des Heizkreises angehoben. Dank der automatischen Regelkette, wird dieser Wert in Folge auch an einen vorgeschalteten Pufferspeicher übertragen, ohne einen weiteren Sollwert zu schreiben.   
• Ist ausschließlich das Aufheizen eines großen Heiz- bzw. Kühlpufferspeichers gewünscht, stehen Offset-Werte für dessen Überhöhung (Datenpunkt 28839) bzw. Reduzierung (Datenpunkt 28840) bereit. Auch hier würde sind die Minimal und Maximaltemperaturen begrenzt.