一、Modbus TCP 协议电表基础：以西门子 PAC3200 为例
1. Modbus TCP 协议核心特性
- 通信架构：基于以太网传输，在 Modbus RTU 基础上添加 MBAP 报文头（包含事务标识符、协议标识符、长度、单元标识符），适配 TCP/IP 网络。
- 关键优势：
高速传输：依托以太网带宽，数据传输速率远高于 RS485 总线的 Modbus RTU。 - 可靠性强：TCP 协议确保数据无丢失、无重复，支持错误校验和重传机制。
- 开放性高：无专利限制，兼容 PLC、SCADA、能源管理系统等多类设备。
- 应用场景：工业自动化产线、楼宇智能配电、园区能源监控等需要远程实时数据交互的场景。
西门子PAC3200型电表
2. 西门子 PAC3200 电表数据模型
- 核心参数：
- 电能量（有功 / 无功 / 视在功率累计值）
- 电气参数（三相电压、电流、频率、功率因数）
状态量（开关状态、报警信号）
Modbus 寄存器地址映射：数据类型寄存器类型地址范围示例（有功电能）电气参数输入寄存器40001-40100电压寄存器地址 40001电能量累计值保持寄存器40101-40200有功电能寄存器地址 40101设备状态输入寄存器30001-30100报警状态寄存器地址 30001
二、MyEMS 开源能源管理系统集成方案
1. 系统架构与核心功能- 技术栈：Python 开发，支持跨平台部署（Windows/Linux），基于 MIT 开源协议可二次开发。
核心模块：
数据采集：内置 Modbus TCP 客户端，支持多设备并发连接。
- 数据处理：实时存储、异常值过滤、数据聚合（分钟 / 小时 / 日统计）。
- 可视化展示：Web 端仪表盘、趋势图、报表生成，支持 13 种语言切换。
- 高级功能：设备管理、故障诊断、AI 能耗优化算法。
2. Modbus 电表数据源配置步骤
1.硬件连接：
- 电表接入工业以太网，配置固定 IP 地址（如 192.168.1.100），开放 502 端口（Modbus TCP 默认端口）。
MyEMS 后台配置：
数据源创建：plaintext
名称：西门子PAC3200-1 协议：Modbus TCP IP地址：192.168.1.100 端口：502 超时时间：500ms 重试次数：3次
数据点映射：
选择寄存器类型（输入寄存器 / 保持寄存器）、起始地址、数据类型（16 位 / 32 位整数、浮点数）。
示例配置：数据点名称寄存器类型地址数据类型单位采集频率三相电压 A 相输入寄存器4000116 位整数V10s有功电能累计值保持寄存器4010132 位整数kWh60s设备运行状态输入寄存器3000116 位整数-30s
电表参数Modbus寄存器地址表图
3. 网关方案解决多电表集成问题
- 场景需求：当现场存在多品牌电表（如 Modbus RTU、BACnet 等协议）时，可部署 Modbus TCP 网关：
- 功能：将非 Modbus TCP 协议转换为 Modbus TCP，统一接入 MyEMS。
- 优势：减少系统对接复杂度，支持 100 + 电表并发数据采集，兼容 RS485、CANopen 等总线协议。
三、能源数据可视化实现方法
1. 可视化模块功能解析
总览仪表盘：
实时展示全厂 / 单设备能耗趋势、KPI 指标（如单位产品能耗、碳排放强度）。
示例指标：
今日总耗电量：12,543 kWh（较昨日 ±5%）
设备负载率：78%（绿色正常，红色预警）
计量表数据模块：
能耗分析：按日 / 周 / 月生成电能消耗曲线，支持同比、环比对比。
- 碳排放分析：根据电能量自动计算碳排放量（结合地区电网碳排放因子）。
- 虚拟表功能：聚合多电表数据（如车间总能耗 = 各设备能耗之和）。
2. 自定义可视化配置
图表类型：
趋势图：展示电压、电流等实时波动数据。
- 饼图：能耗占比分析（如空调系统占比 35%、生产设备占比 50%）。
- 仪表盘：显示功率因数、设备效率等关键指标。
报警设置：
- 阈值触发：当电流超过额定值 110% 时，界面红色高亮并发送邮件报警。
- 历史告警查询：支持按时间、设备筛选告警记录，关联能耗数据追溯原因。
3. 二次开发与 API 对接
- 开源优势：MyEMS 提供 RESTful API 接口，可自定义开发可视化界面：python
- 集成场景：与企业 ERP 系统对接，将能耗数据与生产工单关联，计算单批次产品能耗成本。
四、应用效果与价值
1. 制造业实战收益
- 成本降低：某汽车工厂部署后，通过实时监控空压机能耗，优化启停策略，年节电 12 万 kWh，电费节省约 10 万元。
- 效率提升：设备故障预警功能使停机时间减少 30%，能耗数据自动报表替代- 人工统计，节省 80% 行政工时。
- 合规支持：生成符合 ISO 50001 标准的能源审计报告，满足政府碳排放报送要求。
2. 系统扩展能力
- 硬件兼容：除 Modbus TCP 电表外，支持 PLC、传感器、光伏逆变器等设备接入。
- 云边协同：支持本地部署与云端部署，适配集团型企业多厂区能源管理需求。
五、总结
通过 Modbus TCP 协议与 MyEMS 开源系统的结合，西门子 PAC3200 等电表的能源数据可实现从采集、处理到可视化的全流程管理。企业可依托实时数据驱动节能决策，同时借助开源生态降低数字化改造成本，最终实现能耗透明化、管理智能化与可持续发展目标。如需进一步部署指导，可参考 MyEMS 官方文档或社区技术支持。
