Modbus TCP en wifi-extenders

Bij het instellen van een Energy Management System (EMS) is betrouwbare lokale netwerkcommunicatie tussen de EMS controller, omvormers, meters en andere apparaten essentieel. In de praktijk ontstaan er vaak problemen wanneer één of meerdere apparaten via een wifi-extender of repeater zijn verbonden in plaats van direct met het hoofdnetwerk.

Dit artikel legt uit waarom dat gebeurt en welke netwerkopstellingen wel correct werken met Modbus TCP.

Hoe wifi-extenders werken

Een wifi-extender verlengt je bestaande netwerk niet echt. Technisch gezien maakt de extender zelf verbinding met het hoofdnetwerk als een gewone client en bouwt daarbovenop een tweede draadloos netwerk. In veel gevallen gebruikt deze hetzelfde SSID als het oorspronkelijke wifi-netwerk, waardoor het lijkt alsof alles op één netwerk zit.

In werkelijkheid fungeert de extender als een tussenstation. Al het verkeer van apparaten die via de extender zijn verbonden loopt eerst door de extender voordat het de router bereikt. Daardoor zitten deze apparaten niet meer in hetzelfde lokale netwerksegment als apparaten die rechtstreeks op de router zijn aangesloten.

Waarom dit problemen veroorzaakt voor EMS controllers

EMS controllers gebruiken Modbus TCP en andere lokale netwerkmechanismen om automatisch apparaten te vinden en ermee te communiceren. Dit is afhankelijk van broadcastverkeer, multicastberichten en lokale IP-scans binnen hetzelfde netwerksegment.

Wifi-extenders blokkeren of filteren dit soort verkeer vaak. Ze gedragen zich als een kleine firewall en laten meestal alleen verkeer door dat lijkt op normaal internetverkeer. Lokale detectie- en discovery-berichten worden dan niet goed doorgestuurd.

Het gevolg is dat de EMS controller omvormers of meters niet ziet, of dat de communicatie instabiel wordt. Ook al is de wifi-naam hetzelfde, technisch zitten de apparaten niet in hetzelfde lokale netwerk.

Typisch storingsscenario

Een veelvoorkomende situatie is dat een omvormer via een wifi-extender is verbonden terwijl de EMS controller direct op de router zit. In de interface lijkt het alsof beide apparaten op hetzelfde netwerk zitten, maar in werkelijkheid worden ze gescheiden door de extender. Daardoor kan de EMS controller de omvormer niet vinden of ermee communiceren.

Dit gedrag is te verwachten bij dit type netwerkopstelling en is geen fout in Helios of in de EMS controller.

Aanbevolen netwerkopstelling

Voor een stabiele werking van het EMS is een transparant lokaal netwerk nodig. De meest betrouwbare oplossing is om apparaten met een ethernetkabel rechtstreeks op de router of op een netwerkswitch aan te sluiten.

Als het bereik van het netwerk draadloos moet worden uitgebreid, gebruik dan een apparaat dat in echte Access Point-modus werkt. In deze modus wordt het bestaande netwerk uitgebreid zonder een nieuw subnet te maken en zonder lokaal verkeer te blokkeren. Alle apparaten blijven dan zichtbaar voor elkaar binnen hetzelfde netwerk.

Wifi-extenders die een eigen subnet aanmaken, NAT toepassen of lokaal verkeer filteren zijn niet geschikt voor EMS-communicatie.

Samenvatting

Wifi-extenders verstoren vaak de lokale netwerkcommunicatie die nodig is voor Modbus TCP. Een gelijke wifi-naam betekent niet dat apparaten op hetzelfde netwerk zitten. De EMS controller heeft transparante lokale communicatie nodig om omvormers en meters te detecteren. Gebruik daarom waar mogelijk bekabelde verbindingen of echte Access Point-apparaten.