家庭の電力、ガス、水道計測 - MODBUS

長野県での現役経営者時代に工場の電力、水道消費量の計測には 渡辺電機工業(株) の LonWorks対応製品を使いました。 当初は時おり発生する異常に悩まされましたが、 1 年かけて誘導雷によるモジュールの暴走であることをつきとめ、 メーカーに連絡したところ、 watachdog timer によるリセット回路の不具合が判明し、 対策品と交換した後は完全に解決して極めて安定して動いています。 この種の対応がきちんとできる会社は少ないですから、 次の機会にも、この会社の製品を優先させようと思っていました。

その後、工場経営から離れ、50 年ぶりに東京の自宅に戻ることになって、 長年無人で廃虚と化した自宅家屋の建て替えでは 工務店さんからは Panasonic の「スマート HEMS」などの資料をいただいたのですが、 ほしい機能を実現するための自由度がなく、 他社の製品も同じようなもので、使う気になりません。 結局、自分でやることにしました。

そこで今回は渡辺電機工業(株)のModBus対応製品を使うことにして、

  電力 - WMS-PE6N x 4 (24 回路)
  ガス、水道 - WMB-DIO8R x 1 (デジタルパルス入力)
  屋外照度 - WMB-AI8 x 1 (アナログ電圧入力)

  LAN --- NPort5450/2 - RS485 - WMS-PE6N/1 .. /4 -- WMB-DIO8R -- WMB-AI8

電力については家庭ですから単相 3 線式 100 V 受電で、 エアコン、IH ヒーター、エレベータ、電気自動車充電が 200 V 単相、 その他は 100 V 単相で、分電盤は 24 回路で済ませました。 WMSPE6N は電圧入力 2 系統、CT (Current Transformer) 入力 12 系統ですから、 4 つのモジュールが必要です。

ガスは東京ガスのガスメータにパルス出力がありますので、 それを WMB-DIO8R でカウントします。

水道は東京都のメータに出力がないので、 愛知時計電機(株) FMDS20II-8036 を使って、 独自に計測することにして、 このパルス出力を WMB-DIO8R でカウントします。

気象観測機器とは分離した 屋外照度は東芝ライテック(株) TMSBJ04A のアナログ出力を WMB-AI8 で読むことにして、 WMS-PE6N x 4, WMB-DIO8R, WMB-AI8 を RS-485 で接続し、 MOXA NPort5450 で LAN 変換しました。

MOXA NPort5450 には RS-232/422/485 の選択可能なポートが 4 つありますので、 他のポートには気象観測機器や照明、換気扇、窓シャッタなどの制御システムなどを 収容しています。

これらのシステムの制御、監視、記録には 24 時間稼働の小さなサーバーで行っていて、 家庭内 LAN と出先の VLAN 接続機器からのアクセスができるようにしています。

これらの機器を操作するプログラムは一般性がなく、 あまり役にたつことはないと思いますが、 Field Busとして MODBUS を採用した製品は多いですし、 渡辺電機工業(株)は詳細なドキュメントを公開していますが、 始めての人だと、 どうプログラミングをするかに、とまどうケースも見られますので、 サンプルプログラムを公開しておくことにしました。

サンプルプログラム