Come comunica un contatore di produzione: modem, SIM e protocolli

Il modem del contatore di produzione è il dispositivo che rende il contatore fiscale leggibile a distanza: il sistema di lettura chiama il numero della SIM del modem con una chiamata dati GSM e dialoga con il contatore attraverso un protocollo di misura, di solito IEC 62056-21 o DLMS/COSEM. Per i contatori letti da e-distribuzione il modem deve trasmettere a 9600 bit/s e la SIM deve essere di tipo M2M con il servizio CSD attivo.

Sapere come è fatta questa catena serve quando un contatore smette di rispondere: il guasto può stare nel contatore, nel collegamento seriale, nel modem, nella SIM o nella rete mobile, e ognuno si controlla in modo diverso.

Cos'è il modem del contatore di produzione

Il contatore misura e conserva in memoria i registri dell'energia e la curva di carico, ma senza un dispositivo di comunicazione si legge solo sul posto, per esempio dalla porta ottica sul frontale. Per la lettura a distanza serve un dispositivo collegato al contatore: il modem.

Il modem può essere di due tipi:

• Integrato nel contatore, come modulo di comunicazione estraibile. Nei Landis+Gyr della serie E650, per esempio, l'unità di comunicazione si inserisce dietro lo sportello frontale e si può montare o sostituire senza toccare il sigillo metrologico; esistono versioni RS232, RS485, modem PSTN, modem GSM, modem GPRS ed Ethernet.
• Esterno, collegato con un cavo alla porta seriale. L'Itron SL7000, per esempio, lavora con modem esterni compatibili con i comandi Hayes (standard da V.22 a V.32bis) e può alimentarli dal connettore RJ45.

e-distribuzione richiede un dispositivo di comunicazione dedicato per ogni contatore e precisa che il sistema di misura comprende sia il contatore sia il modem.

Chi installa e mantiene modem e SIM

Con la delibera 595/2014/R/eel ARERA ha affidato al gestore di rete la telelettura dell'energia prodotta, cioè raccolta, validazione e registrazione delle misure, anche per gli impianti già in esercizio al 27 agosto 2012. Per installazione e manutenzione dei contatori ha confermato le regole esistenti, con un'eccezione: per gli impianti in bassa tensione sopra i 20 kW con apparecchiature di misura non interoperabili di proprietà del produttore, la responsabilità passa al gestore di rete.

Quando il contatore resta in carico al produttore, anche il modem è un suo compito. Nel documento sui contatori approvati e-distribuzione scrive che, perché i contatori siano teleletti, devono avere un modem e che il cliente deve assicurarne installazione, esercizio e manutenzione. In pratica: se la SIM scade o il modem si guasta, il distributore non riesce più a leggere e il problema va risolto dal produttore.

Come è fatta la catena di comunicazione

Ogni lettura attraversa più elementi. La tabella riassume cosa fa ciascuno e cosa si verifica.

Sono le stesse informazioni che e-distribuzione chiede al produttore prima della messa in servizio: parametri della porta seriale tra contatore e modem, tipo di collegamento (RS232, RS485 o altro), sequenza dei canali, unità di misura di registri e curve, eventuali password. Il sistema di misura deve poi superare una prova di teleleggibilità.

Perché il contatore usa la chiamata dati GSM

La lettura avviene con una chiamata dati a commutazione di circuito, il CSD (Circuit Switched Data). Il sistema centrale compone il numero della SIM, il modem risponde e si apre un canale diretto con il contatore, come su una linea telefonica. Non servono indirizzi IP né collegamenti Internet: basta che il modem sia raggiungibile al suo numero.

Le regole di e-distribuzione lo dicono in modo esplicito: collegamento tramite rete GSM o PSTN, velocità di 9600 bit/s, protocollo V110 o V32, SIM M2M con servizio CSD attivo. Le prove di approvazione dei contatori sono state fatte con un modem GSM. Il funzionamento della chiamata dati e i suoi limiti sono spiegati nell'articolo sulla chiamata dati CSD.

In pratica il CSD si appoggia alla rete 2G: un produttore di modem per la lettura dei contatori indica che, per ricevere chiamate dati CSD, il modem va forzato sulla rete 2G. Il 4G è invece una tecnologia completamente IP, senza commutazione di circuito.

Quali protocolli usa il contatore

Una volta aperta la chiamata, il modem è solo un tubo: chi legge deve parlare la lingua del contatore. Nei contatori fiscali si trovano soprattutto due protocolli.

IEC 62056-21

È lo standard nato per lo scambio di dati in locale tra il contatore e un terminale portatile, attraverso la porta ottica; è noto anche con il nome precedente IEC 61107. Lo scambio è in caratteri ASCII: il lettore invia una richiesta, il contatore risponde con la sua identificazione e poi con l'elenco dei dati, ognuno con il suo codice, per esempio 1.8.0 per il totale dell'energia attiva importata. Lo stesso protocollo si usa anche sulle porte seriali e quindi attraverso il modem. I dettagli sono nell'articolo sul protocollo IEC 62056-21.

DLMS/COSEM

È una famiglia di specifiche curata dalla DLMS User Association e pubblicata dalla IEC nella serie IEC 62056. Descrive il contatore come un insieme di oggetti (registri, profili di carico, orologio) identificati da codici OBIS. A differenza della lettura IEC 62056-21, che restituisce tutti i dati previsti dalla configurazione nell'ordine stabilito, con DLMS il lettore chiede solo i valori che gli servono. La spiegazione completa è in DLMS/COSEM spiegato in modo semplice.

Molti contatori supportano entrambi. Nei Landis+Gyr della famiglia ZMD l'identificazione del contatore indica se è compatibile DLMS; nell'Itron SL7000 la porta ottica è conforme a IEC 62056-21 mentre le porte seriali usano DLMS-COSEM. Per leggere un contatore bisogna quindi sapere modello e protocollo configurato.

Cosa c'è nella memoria del contatore

Il contatore conserva due tipi di dati utili per la telelettura:

• I registri: i totalizzatori dell'energia, come 1.8.0 e 2.8.0, con i valori congelati a fine periodo. e-distribuzione chiede che il congelamento sia programmato in modo da avere l'energia attiva e reattiva, immessa e prelevata, di ogni mese solare.
• La curva di carico: i valori registrati a intervalli regolari, per esempio ogni quarto d'ora. Nel Landis+Gyr E650, per esempio, il periodo di registrazione va da 1 a 60 minuti e la memoria funziona come un buffer circolare: quando è piena, i dati più recenti sovrascrivono i più vecchi.

Per questo lo storico si può recuperare solo finché è ancora in memoria: se un contatore resta irraggiungibile troppo a lungo, i quarti d'ora più vecchi vanno persi.

Quanto dura una lettura

Con una chiamata a 9600 bit/s i tempi contano. Come riferimento e-distribuzione indica che il sistema di misura dovrebbe trasmettere:

• i dati di 1 giorno, cioè 3 curve, in circa 30 secondi;
• i dati di 7 giorni, sempre 3 curve, in circa 1 minuto e 15 secondi;
• i registri con dati identificativi, data e ora, valori di energia e potenza del periodo corrente e precedente in circa 60 secondi.

Se una lettura dura molto di più, di solito la linea è disturbata o il segnale è debole e la chiamata rischia di cadere prima della fine.

Cosa cambia con lo spegnimento delle reti 2G e 3G

In Italia Vodafone ha spento il 3G nel 2021 e TIM nel 2022. Secondo la delibera AGCOM 217/26/CONS il 3G è ancora erogato da Wind Tre e Iliad, con Wind Tre ormai sull'ultima portante a 900 MHz; a settembre 2026 AGCOM ha autorizzato Wind Tre a sperimentare la disattivazione software del 3G, anche per le SIM M2M. Per le SIM e i dispositivi solo 3G, il traffico dati passa sul 2G.

Il 2G resta quindi il punto critico per i modem dei contatori, perché è la rete su cui si appoggia la chiamata dati. Nel 2020, nella consultazione del Ministero sul futuro di GSM e UMTS, alcuni partecipanti hanno chiesto tempi di dismissione del 2G chiari e annunciati con anticipo, per adeguare gli impianti che trasmettono dati con modem 2G. Lo stato delle reti operatore per operatore è nell'articolo sullo spegnimento delle reti 2G e 3G.

Sostituire il modem con uno 4G non è una scelta da fare da soli: e-distribuzione si dice disponibile a valutare soluzioni diverse, ma solo se compatibili con il suo sistema di acquisizione. Prima di cambiare tecnologia conviene chiedere al distributore.

Cosa controllare quando il contatore non comunica

Quando le letture si fermano, vale la pena procedere per ordine, dal più semplice al più complesso:

1. La SIM: è attiva, non scaduta, con il servizio CSD abilitato? Il numero che si chiama è quello giusto?
2. Il segnale: e-distribuzione ricorda che è il cliente a dover assicurare un livello di campo sufficiente. In una cabina in muratura o in un quadro metallico può servire un'antenna esterna.
3. L'alimentazione del modem: se il modem è alimentato dal contatore, in alcune condizioni resta spento. Nell'Itron SL7000, per esempio, il modem non viene alimentato se il contatore ha una sola fase presente e manca l'alimentazione ausiliaria.
4. Il modem: un modem bloccato non risponde. Alcuni contatori, come l'SL7000 in modalità dedicata, spengono e riaccendono periodicamente il modem per reinizializzarlo.
5. Le password: troppi tentativi con una password sbagliata possono bloccare la comunicazione. Nei Landis+Gyr E650, se la protezione è attivata, il blocco può durare fino a 24 ore.
6. La configurazione: modello, protocollo e parametri seriali devono corrispondere a quelli programmati nel contatore.

Come legge il contatore enerdata

enerdata usa il modem e la SIM già presenti sul contatore fiscale: lo chiama via GSM e ne legge curva quartoraria e registri 1.8.0 e 2.8.0, con i protocolli IEC 1107 e DLMS. Per partire servono modello, numero di telefono del modem e fattore K di ogni contatore. Il servizio è descritto nella pagina sulla telelettura dei contatori, i modelli nella pagina dei contatori supportati.

Domande frequenti

Il modem del contatore ha bisogno di Internet?

No, se lavora con la chiamata dati CSD: il sistema di lettura compone il numero della SIM e si collega al modem attraverso la rete GSM, senza indirizzi IP.

Posso mettere nel modem una SIM qualsiasi?

No. Per i contatori letti da e-distribuzione la SIM deve essere di tipo M2M e avere attivo il servizio CSD. Una SIM solo dati per Internet non basta.

Si può sostituire il modem GSM con un modem 4G?

Solo dopo aver sentito il distributore: e-distribuzione valuta soluzioni diverse se sono compatibili con il suo sistema di acquisizione. Il 4G non supporta la chiamata dati a commutazione di circuito.

Chi paga e mantiene modem e SIM?

Per i contatori in carico al produttore, installazione, esercizio e manutenzione del modem spettano al produttore. Le condizioni della SIM dipendono dal contratto con l'operatore.