Datos del inversor por Modbus: cómo integrarlos en la plataforma

Casi todo inversor fotovoltaico habla Modbus. Es un protocolo de los años setenta, simple y abierto, y por eso sigue siendo la forma más confiable de extraer datos de un equipo sin depender de la nube del fabricante. Un gateway lee el inversor por Modbus, arma el mensaje y lo envía a la plataforma por la red celular.

Este artículo explica el camino completo: qué es Modbus, qué expone el inversor, cómo lo lee el gateway y qué hacer con el dato cuando falla la comunicación. Es para quien va a contratar o especificar la integración.

Modbus RTU y Modbus TCP

Hay dos formas de transportar el mismo protocolo:

• Modbus RTU funciona sobre un par de hilos RS-485. Varios equipos en el mismo bus, cada uno con una dirección de 1 a 247, a una velocidad típica de 9.600 o 19.200 bps. Es lo habitual en inversores de string y en cajas de strings. Exige cable blindado, resistencia de terminación en los extremos y atención a la polaridad.
• Modbus TCP funciona sobre Ethernet, en el puerto 502. Cada equipo tiene una IP. Es lo habitual en inversores centrales, medidores de energía e instalaciones que ya tienen red.

El gateway que fabricamos tiene las dos interfaces. Es el maestro (cliente): pregunta, y el inversor responde. El inversor nunca envía nada por iniciativa propia.

Qué se lee: registros

Modbus ve el equipo como una tabla de registros de 16 bits. Los que interesan son los holding registers y los input registers, que se leen con las funciones 03 y 04. Los valores mayores de 16 bits, como la energía acumulada, ocupan dos registros; los valores con decimales llegan como enteros con un factor de escala aparte.

Lo que prácticamente todo inversor expone:

• Potencia CA instantánea (W) y potencia CC por entrada
• Tensión y corriente CA por fase, y frecuencia de la red
• Tensión y corriente CC por seguidor MPPT o string
• Energía acumulada total (Wh, 32 bits) y del día
• Temperatura interna y del disipador
• Estado de operación (apagado, en espera, generando, falla) y vector de eventos con los códigos de alarma

Cada fabricante tiene su propio mapa, publicado en el manual de comunicación. De ahí salen la dirección, el tamaño y la escala de cada campo, y es el primer documento que le pedimos al cliente.

SunSpec: el mapa estandarizado

La SunSpec Alliance definió un mapa común, adoptado por buena parte de los fabricantes. El equipo presenta la palabra “SunS” en la dirección base (40001 en la notación tradicional), seguida de bloques numerados: el modelo 1 trae fabricante, modelo y número de serie; los modelos 101, 102 y 103 traen los datos de inversor monofásico, bifásico y trifásico, con potencia, tensiones, corrientes, frecuencia, energía, temperatura, estado y eventos, cada magnitud con su factor de escala.

Cuando el inversor es SunSpec, la integración es casi inmediata: el gateway descubre los bloques y sabe dónde se encuentra cada valor. Cuando no lo es, se configura el mapa propietario, lo que lleva un poco más de tiempo pero funciona igual.

Intervalo de lectura

Leer cada segundo satura el bus y la plataforma sin ningún beneficio. Lo que suele funcionar:

• Potencia, tensiones y corrientes: lectura cada 10 a 60 segundos, con un promedio de 1 a 5 minutos enviado a la plataforma. El detalle de segundos queda en el gateway.
• Energía acumulada: en cada envío; es el valor que cierra el día y el mes.
• Estado y eventos: en cada lectura, con envío inmediato cuando cambian. Una alarma no espera al promedio.
• Comparación entre strings y performance ratio: se calculan en la plataforma a partir de los promedios y de la irradiancia.

En plantas con muchos inversores en un mismo bus RS-485, el tiempo de barrido crece con el número de equipos; por eso se divide en varios buses o se usa TCP.

Del gateway a la plataforma

El gateway reúne las lecturas, marca cada una con la fecha y la hora de su reloj (sincronizado por la red) y las envía a la plataforma por la red celular 4G. El envío usa la API de la plataforma o el protocolo propio, DF-1 sobre UDP, que es liviano y tolerante a redes deficientes. En lugares sin cobertura celular, la misma lógica funciona por la red satelital DG, que también entrega en minutos; lo que cambia es el tamaño del mensaje, así que suben la alarma y el resumen, no cada registro del inversor.

La plataforma asocia cada inversor a la planta, al string y al cliente, guarda la serie, calcula los indicadores y dispara las alertas.

Cuando se cae internet

Se va a caer. Un chip sin señal, una antena mal ubicada, una torre en mantenimiento. Lo que separa una integración buena de una mala es lo que hace el gateway en ese momento:

1. Sigue leyendo el inversor con el mismo intervalo. La falla es de salida, no de entrada.
2. Graba en memoria no volátil cada lectura con su marca de hora original. La capacidad se dimensiona para días, no para horas.
3. Reenvía en orden cuando vuelve la red, primero lo más antiguo, sin inventar una hora nueva. La plataforma reconoce la hora original y rellena el hueco en el gráfico.
4. Marca el período como recuperado, para que nadie confunda una lectura atrasada con una recién llegada.

Sin buffer, cada caída de red se convierte en un hueco en la energía del día, y la energía del día es el número que paga la planta.

Qué hacer ahora

1. Reúna el manual de comunicación de cada inversor y medidor de la planta, con el mapa Modbus.
2. Verifique la interfaz disponible (RS-485 o Ethernet) y la distancia hasta el punto del gateway.
3. Defina qué alarmas necesitan envío inmediato y cuál es el intervalo de promedio para el resto.

Si quiere conversar sobre un proyecto, hable con uno de nuestros ingenieros.

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Fuentes: Modbus Application Protocol Specification V1.1b3 y Modbus over Serial Line Specification (Modbus Organization); SunSpec Inverter Models (SunSpec Alliance, documento 12020); IEC 61724-1, Photovoltaic system performance, Part 1: Monitoring.