Laboratório: Monitoramento e Controle de Energia com OpenEMS, Modbus TCP e MQTT em Ambiente Virtualizado

Duração estimada

120 min

Passos

12

Validações

5

Versões da documentação consultada

OpenEMS Edge a versão estável atual · mbserver (Modbus TCP simulator) a versão estável atual · Mosquitto MQTT Broker a versão estável atual · Java Runtime Environment consulte a documentação do OpenEMS

Topologia

Uma VM Linux executa o OpenEMS, conectando-se a um simulador de dispositivo Modbus TCP (rodando localmente) e a um broker MQTT (também local). O OpenEMS coleta dados do simulador via Modbus TCP (127.0.0.1:1502) e publica leituras em tópicos MQTT (127.0.0.1:1883).

+----------------+
|   OpenEMS VM   |
|  (192.168.56.2)|
+----------------+
    |        |
    |        |
    v        v
+--------+ +--------+
|Modbus  | | MQTT   |
|Simulador| | Broker |
|127.0.0.1| |127.0.0.1|
+--------+ +--------+

Equipamentos e software

Roteiro

1. Preparar a VM Linux

   Atualize o sistema e instale utilitários essenciais. Isso garante ambiente limpo e atualizado.

   sudo apt update && sudo apt upgrade -y
   sudo apt install openjdk-11-jre git wget unzip -yCopiar

   O que você deve ver: Sistema atualizado, Java instalado.

2. Instalar Mosquitto MQTT Broker

   O OpenEMS publica dados via MQTT. Instale o broker localmente.

   sudo apt install mosquitto mosquitto-clients -y
   sudo systemctl enable --now mosquittoCopiar

   O que você deve ver: Mosquitto rodando na porta 1883.

3. Instalar o simulador Modbus TCP (mbserver)

   Simule um dispositivo industrial Modbus TCP para testes realistas.

   pip install mbserverCopiar

   O que você deve ver: mbserver instalado via pip.

4. Configurar e iniciar o mbserver

   Inicie o simulador ouvindo na porta 1502. Isso simula um dispositivo Modbus TCP.

   mbserver --host 127.0.0.1 --port 1502 &Copiar

   O que você deve ver: mbserver ouvindo em 127.0.0.1:1502.

5. Clonar o repositório OpenEMS Edge

   Obtenha o código-fonte do OpenEMS Edge.

   git clone https://github.com/OpenEMS/openems.git
   cd openems/io.openems.edge.applicationCopiar

   O que você deve ver: Repositório clonado e diretório correto acessado.

6. Configurar OpenEMS para Modbus TCP e MQTT

   Edite o arquivo de configuração para integrar Modbus TCP e MQTT. Isso conecta os componentes.

   cp config-example.properties config.properties
   nano config.propertiesCopiar

   O que você deve ver: Arquivo config.properties criado para customização.

7. Editar config.properties

   Adicione/ajuste as seguintes linhas para habilitar Modbus TCP e MQTT. Consulte a documentação para detalhes de parâmetros.

   [Adicione ou edite]
   openems.edge.modbus.tcp.enabled=true
   openems.edge.modbus.tcp.host=127.0.0.1
   openems.edge.modbus.tcp.port=1502
   openems.edge.modbus.tcp.unitid=1
   openems.edge.mqtt.enabled=true
   openems.edge.mqtt.brokeruri=tcp://127.0.0.1:1883
   openems.edge.mqtt.clientid=openems-edgeCopiar

   O que você deve ver: Configuração salva com parâmetros corretos.

8. Iniciar o OpenEMS Edge

   Execute o OpenEMS para iniciar a integração.

   java -jar io.openems.edge.application-VERSAO.jar -c config.propertiesCopiar

   O que você deve ver: OpenEMS inicializa, conecta ao Modbus TCP e ao MQTT Broker.

9. Simular dados no mbserver

   Insira valores de teste no mbserver para simular medições.

   Consulte a documentação do mbserver para comandos de escrita de registradores.Copiar

   O que você deve ver: mbserver aceita comandos e armazena valores.

10. Verificar publicação MQTT

    Use um cliente MQTT para monitorar os tópicos publicados pelo OpenEMS.

    mosquitto_sub -h 127.0.0.1 -t '#' -vCopiar

    O que você deve ver: Mensagens de dados do OpenEMS aparecem nos tópicos MQTT.

11. Testar controle Modbus

    Envie comandos Modbus via OpenEMS para alterar valores no simulador.

    Consulte a documentação do OpenEMS para comandos de controle.Copiar

    O que você deve ver: Valores mudam no mbserver conforme comandos enviados.

12. Monitorar logs do OpenEMS

    Acompanhe os logs para identificar integrações bem-sucedidas ou falhas.

    tail -f logs/openems.logCopiar

    O que você deve ver: Logs mostram conexões e transações Modbus/MQTT.

Como saber que funcionou

Troubleshooting

Segurança e hardening

• Nunca exponha portas 1502 (Modbus) e 1883 (MQTT) para redes públicas sem autenticação.
• Utilize autenticação e TLS no broker MQTT em ambientes reais.
• Restrinja permissões de firewall para acesso apenas local durante testes.
• Revise logs para identificar tentativas de acesso não autorizado.

Checklist final

• VM Linux preparada e atualizada
• Mosquitto rodando na porta 1883
• mbserver ativo em 127.0.0.1:1502
• OpenEMS Edge configurado e rodando
• Mensagens do OpenEMS publicadas no MQTT
• Controle Modbus testado com sucesso