Modbus

Dieser Artikel enthält Folgendes:

Modbus-Protokoll

Unterschied zwischen CS141 Modbus und CS141 Professional

Modbus-Pinbelegung

Der Modbus-Terminierungs-PIN

Modbus über RS485, RS232 und Modbus over IP

Modbus-Funktionscodes

Modbus-Fehlercodes

Feldbusse sind Bussysteme, die Feldgeräte wie Sensoren oder Aktoren verbinden, um mit einem übergeordneten Automatisierungsgerät zu kommunizieren.

Wenn mehrere Kommunikationsteilnehmer ihre Informationen über dieselbe Leitung senden, dann muss festgelegt sein, wer (Kennung) was (Messwert, Befehl) wann (Initiative) übermitteln kann und darf. Um diese Kommunikation zu gewährleisten, werden standardisierte Protokolle verwendet.

Seit 1999 sind Feldbusse weltweit im IEC 61158 Standard (Digitale Datenkommunikation für Messung und Steuerung - Feldbus zur Verwendung in industriellen Steuerungssystemen) standardisiert. Die zweite Generation der Feldbus-Technologie basiert auf Echtzeit-Ethernet.

Modbus-Protokoll

Modbus ist ein Protokoll für die serielle Kommunikation. Die Daten werden unter Verwendung von 16-Bit-Registern (Integer) oder Datenbyte-Statusinformationen übertragen.

Die Verwendung von Modbus hat viele Vorteile:

• Die Grundstruktur von Modbus hat sich im Laufe der Jahre nie wirklich verändert, um die beste Kompatibilität zu gewährleisten. Die Anzahl der einheitlichen Geräte bietet eine stabile Plattform für Integration, Wartung und Konfiguration.

• Dieses offene Protokoll hat sich in vielen industriellen Maschinen weltweit als inoffizieller Standard etabliert. Sobald ein Gerät mit Modbus kompatibel ist, kann es typischerweise in ein bestehendes Modbus-Netzwerk integriert werden.

   

Modbus kann als Single-Master-Protokoll verwendet werden

Der Master steuert die gesamte Übertragung und überwacht mögliche auftretende Zeitüberschreitungen. Die angeschlossenen Geräte dürfen nur dann Telegramme senden, wenn der Master dies anfordert.

Zur Fernsteuerung und Überwachung von Geräten kann die Modbus-Schnittstelle in jedem CS141 Messwerte, Ereignisse, Status und andere Informationen innerhalb des Master-Slave - Protokolls auslesen.

Hinweis:

Wenn bestimmte Messwerte fehlen, ist dies nicht unbedingt ein Fehler. Besonders wenn es um spezielle Funktionen geht, kann es sein, dass die USV diese über SNMP an den CS141 meldet, aber vom Hersteller keine Modbus-Adresse zugewiesen wurde. In solchen Fällen wird der CS141 im Webinterface auf eine Funktion wie „Batterie niedrig“ reagieren und je nach Konfiguration Nachrichten, RCCMD-Befehle usw. senden. Dieser Status kann jedoch nicht über Modbus abgefragt werden.

Unterschied zwischen CS141 Modbus und CS141 Professional

Alle Geräte der CS41-Famlie beherrschen Modbus over IP können entsprechende Anfragen bedienen. Die Modbus-Geräte haben statt dem Standard Mini - DIN- Anschluss für Sensoren eine RS485 – Schnittstelle, welcher speziell für Modbusgeräte ausgelegt ist.

Modbus-Pinbelegung

Standardmäßig ist ein Modbus-Stecker bei der Lieferung installiert. Der Stecker kann entfernt und später einfach wieder montiert werden, um ein schnelles und intuitives Verkabelungsverfahren zu gewährleisten.

Bitte beachten Sie die Steckeranordnung:

Beim Entfernen des Steckers auf die Ausrichtung achten: Die orangefarbenen Klemmleisten müssen oberhalb des Kabeleinschubs sein, um die folgende Pinbelegung korrekt sicherzustellen.

Damit kann die folgende PIN-Belegung verwendet werden:

Um ein entsprechendes Kabel einzuführen, ziehen sie kurz den Federmechanismus zurück – die Klemme wird das Kabel automatisch in der gewünschten Position arretieren.

Der Modbus-Terminierungs-PIN

Ein weiterer Unterschied zum CS141 Professional ist, dass der CS141 Modbus Adapter ein reines RS485 Modbus Protokoll fahren kann – Wenn Sie eine reine Modbus-Umgebung verwenden, können Sie diesen Adapter relativ einfach integrieren. 

Da Modbus sowohl am ersten als auch am letzten Gerät in dem BUS-Verbund einen Abschluss-Widerstand erwartet, bietet der CS141 Modbus einen optionalen 120 Ohm Widerstand, der über das Setzen eines PINS aktiv geschaltet werden kann.

In der Grundeinstellung ist dieser PIN auf OFF gesetzt – womit der CS141 per Definition nicht das letzte Gerät im Modbus-Verbund ist. Bei Bedarf kann dieser Pin manuell gesetzt werden. Mit diesem PIN kann auf diese Weise ein Prellen in der Leitung verhindert werden, welches unter anderem zu Kommunikationsstörungen führen kann.

Hinweis:

Im Allgemeinen wird der CS141 MODBUS die USV über SNMP abfragen und entsprechende MODBUS-Adressen und -Werte bereitstellen. Aufgrund dieser Tatsache kann die USV über MODBUS abgefragt werden. Technisch gesehen ist die USV jedoch nicht nativ mit dem Modbus-Netzwerk verbunden.  Der Modbus-Controller wird diese Tatsache jedoch nicht erkennen.

Modbus über RS485, RS232 und Modbus over IP

Wie bereits erwähnt, beherrschen alle Geräte der CS141 Familie MODBUS - der Unterschied liegt im Detail. Während der CS141 Modbus Adapter mit der RS485 – Schnittstelle in einen Bus integriert werden kann, verwendet Modbus über RS232 und Modbus over IP eine Point-to-Point – Verbindung. Der RS232-Modbus-Anschluss wird üblicherweise verwendet, wenn man Modbus-Daten der USV in ein anderes System oder eine spezielle Überwachungssoftware überführen möchte.

Bei diesen beiden Verbindungsarten sind keine Abschlusswiderstände notwendig. Dementsprechend ändert sich das Hardware Layout der Platinen im direkten Vergleich:

          CS141 Modbus – Modbus over RS485                                   CS141 Professional – Modbus over RS232

Im Direkten Vergleich kann über die Sichtkontrolle der CS141 Modbus von dem CS141 Professional unterschieden werden.

Die parallele Nutzung von Modbus over IP und der externen Schnittstelle ist in beiden Fällen nicht möglich, da die externe Schnittstelle und die Abfrage via LAN durch das Abfragetiming einander behindern können. Modbus over IP ist unter folgenden Bedingungen Verfügbar:

1. Die externe Modbus-Schnittstelle wurde auf dem CS141-SCM / LM ausdrücklich deaktiviert - da diese Schnittstelle eine exklusive BUS-Schnittstelle ist, handelt es sich daher um ein spezielles Menü:
2. Der CS141 Professional verwendet einen multifunktionalen Mini-DIN-Stecker. Modbus über RS-232 ist daher nur eine von mehreren Anschlussmöglichkeiten, die ausgewählt werden können:

Bitte beachten Sie, dass der CS141 Professional hier je nach Bauart und Ausstattung unterschiedliche Funktionen bereitstellen kann. Zusätzlich muss der Modbus-Dienst aktiviert sein:

Modbus-Funktionscodes

Der CS141 unterstützt die folgenden Funktionscodes:

Bitte beachten Sie, dass die tatsächlich verfügbaren Funktionscodes von der jeweils angeschlossenen USV abhängen, da die USV-Kommandos dieser Art unterstützen muss. In der Regel stehen bei Standard USV Anlagen die Funktionen 03H und 04H zur Verfügung, wobei der CS141 keinen Unterschied zwischen diesen beiden Funktionen macht. Da der CS141 Abfrage Geschwindigkeiten von bis zu 38400 Baud unterstützt, lässt sich der CS141 flexibel in ein bestehendes System integrieren.

Modbus-Fehlercodes

Außer bei Broadcast-Nachrichten, bei denen das Master-Gerät eine Anfrage an die Slave-Geräte sendet, erwartet ein Master immer eine eindeutige und gültige Antwort vom angeforderten Slave. Wenn die Antwort nicht den Spezifikationen entspricht, wird das Paket mit einer entsprechenden Fehlermeldung verworfen.

Die folgenden möglichen Ereignisse können auftreten, wenn ein Master-Gerät Daten von seinen Slaves anfordert:

Der Slave antwortet entsprechend mit einem gültigen Datenpaket.

Der Master wird entsprechend reagieren.

Das Slave-Gerät erhält die Anfrage des Masters nicht.

Dieses Ereignis tritt beispielsweise bei einem Kommunikationsfehler auf. Da die Anfrage aus Sicht des Masters nicht beantwortet wurde, reagiert der Master mit einer entsprechenden Zeitüberschreitung.

Nachrichten vom Master oder vom Slave sind ungültig

Dieses Phänomen weist typischerweise darauf hin, dass Terminierungswiderstände vergessen oder nicht richtig eingestellt wurden. Daten werden gesendet, aber es gibt eindeutig Fehler in der Parität, LRC oder CRC innerhalb des Datenpakets. Da ungültige Pakete von Geräten verworfen werden, wird der Slave normalerweise ablehnen, zu antworten. Der Master reagiert im Allgemeinen auf eine ungültige oder fehlerhafte Antwort mit einer entsprechenden Zeitüberschreitungsnachricht.

Die Anfrage, die ein Slave erhält, ist gültig, kann aber nicht beantwortet werden.

Wenn die Slave-Einheit eine Anfrage ohne Kommunikationsfehler erhält, aber eine Auslesung nicht möglich ist - z. B. aufgrund eines nicht vorhandenen Registers - antwortet der Slave mit einer spezifischen Ausnahme-Nachricht, um die Master-Einheit über den Grund für den Fehler zu informieren.

Mögliche Fehlercodes, die mit einem CS141 einhergehen

• 02H llegal Data Address

Die in der gültigen Anfrage angegebene Datenadresse kann aufgrund einer ungültigen oder nicht vorhandenen Adresse nicht verarbeitet werden.

• 03H Illegal Data Value

Ein Wert, der in der Anfrage enthalten war, ist kein zulässiger Wert für den Slave.

• 06H Slave device busy

Der Slave hat eine gültige Anfrage erhalten, ist jedoch derzeit mit einem zeitintensiven oder zeitkritischen Prozess beschäftigt. Daher kann der CS141 die Anfrage momentan nicht verarbeiten - der Master wird keine Zeitüberschreitung erklären, sondern die Anfrage zu einem späteren Zeitpunkt erneut wiederholen.