Modbus RTU über RS-485 verbindet Zähler, Antriebe und Steuerungen über einen verdrillten Leitungstrang mit einem Master. Bei der Inbetriebnahme prüfen Sie den physischen Bus, die seriellen Einstellungen, die Identität jedes Geräts, die Bedeutung aller gelesenen Register, die Abfragezeit und das Verhalten bei ausbleibenden Antworten. Dieser Leitfaden folgt genau dieser Reihenfolge und endet mit einem Abnahmeprotokoll. Für Geräte im Netzwerk statt auf einem seriellen Bus erklärt der Vergleich von Modbus TCP und RTU die Unterschiede.
Abnahmeprotokoll herunterladen (.txt). Drucken Sie es aus oder füllen Sie es vor Ort aus.
Geräteparameter dokumentieren
Dokumentieren Sie für jedes Gerät das genaue Modell und die Firmware, die Unit-ID (Stationsadresse), Baudrate, Parität, Datenbits und Stoppbits. Alle Geräte auf einem Bus verwenden dieselben seriellen Einstellungen.
Für jeden benötigten Punkt erfassen Sie Objekttyp, Funktionscode, bei null beginnenden Protokolloffset, Referenznummer in der Schreibweise des Handbuchs, Anzahl der Register, Datentyp, Byte- und Wortreihenfolge, Skalierung, Einheit, Lese- oder Schreibzugriff sowie den erwarteten Wertebereich.
Handbücher verwenden unterschiedliche Adresskonventionen. 40001 bedeutet in der klassischen Referenzschreibweise Halteregister mit Offset 0, gelesen mit Funktionscode 03:
Der Modbus-Adressrechner zeigt Objekttyp und Adresskonvention zugleich. So erkennen Sie einen Versatz um ein Register, bevor er in die Punktliste gelangt.
RS-485-Bus verdrahten
Der Modbus-Leitfaden für serielle Leitungen beschreibt einen Leitungstrang mit entlang der Leitung angeschlossenen Geräten, je einem Abschluss an beiden Enden, einer Polarisation (Bias) an einer Stelle und einem gemeinsamen Leiter. Der RS-485-Verdrahtungsleitfaden erklärt die Regeln; der Vergleich von RS-485 und Modbus trennt elektrische Schicht und Protokoll.
Prüfen Sie:
- Zwei- oder Vierdrahtbetrieb und die Klemmenbezeichnungen jedes Geräts (Hersteller verwenden A/B, D+/D−, 485+/485− und ordnen die Buchstaben unterschiedlich zu);
- einen durchgehenden Leitungstrang mit kurzen Stichleitungen und ohne sternförmige Abzweige;
- je einen Abschluss an beiden Enden des Leitungstrangs und keinen dazwischen;
- eine Bias-Quelle, sofern das Netz sie benötigt; viele Master und manche Geräte bieten schaltbaren Bias;
- gemeinsamen Leiter, Schirm und Erdung gemäß Projektauslegung;
- Repeater und Trennmodule samt ihrer Position.
Der Prüfer für RS-485-Abschluss und Bias erkennt widersprüchliche Topologien, etwa drei Abschlüsse oder Bias an zwei Stellen. Die Geräteanleitungen legen fest, ob Abschluss und Bias integriert, schaltbar oder extern sind.
Geräte einzeln hinzufügen
Beginnen Sie mit einem kurzen, nachweislich funktionierenden Abschnitt und einem Gerät. Bestätigen Sie die seriellen Einstellungen und lesen Sie einen einfachen dokumentierten Wert. Fügen Sie dann jeweils ein Gerät hinzu und führen Sie eine Stationsliste. Zwei Geräte mit derselben Unit-ID antworten auf dieselbe Anfrage und stören sich gegenseitig; das sieht wie ein sporadischer Fehler aus.
Für gängige Zähler zeigen die Modbus-Registertabellen im Device Directory jede Adresse dezimal und hexadezimal, zusammen mit Funktionscode, Datenformat, Skalierung und Wortreihenfolge aus der Protokolldokumentation des Herstellers.
Eine Ausnahmeantwort liefert nützliche Hinweise: Das Gerät hat die Anfrage empfangen und abgelehnt. Code 02 (unzulässige Datenadresse) bedeutet meist einen falschen Offset oder eine falsche Registeranzahl. Schweigen kann an Verdrahtung, seriellen Einstellungen oder der Unit-ID liegen. Die Referenz für Modbus-Funktions- und Ausnahmecodes listet die Codes auf.
Um eine Anfrage von Hand zu prüfen, berechnen Sie ihre CRC. Diese Anfrage liest drei Halteregister von Unit 17 (0x11), beginnend bei Offset 107 (0x6B):
Werte dekodieren: ein Beispiel
Zwei 16-Bit-Register können eine 32-Bit-Gleitkommazahl, eine 32-Bit-Ganzzahl oder zwei getrennte Werte enthalten. Die Registertabelle legt Datentyp sowie Wort- und Bytereihenfolge fest. Erfassen Sie für einen stabilen Wert die rohen Registerwörter und dekodieren Sie sie von Hand, bevor Sie die übrigen Punkte des Geräts zuordnen.
Die Wörter 436A 0000 ergeben als 32-Bit-Gleitkommazahl mit höherwertigem Wort und Byte zuerst den Wert 234,0, eine plausible Phasenspannung:
Vergleichen Sie den dekodierten Wert mit der Anzeige des Geräts. Auch eine falsche Wortreihenfolge kann eine kleine, plausibel wirkende Zahl ergeben; die Übereinstimmung mit der Anzeige ist der Nachweis. Bewahren Sie den Rohvektor mit der Konfiguration auf, um spätere Änderungen von Firmware oder Registertabelle zu erkennen. Der Leitfaden zu Registertabellen erklärt Adresskonventionen, Datentypen, Wortreihenfolge und Skalierung ausführlich.
Abfrage- und Timeout-Einstellungen
Die Dauer eines Frames hängt von Baudrate und Zeichenformat ab. Der Abfragezyklus hängt außerdem von der Antwortzeit jedes Geräts, der Pause zwischen Anfragen, der Wiederholungsregel sowie Anzahl und Größe der Anfragen ab.
Bei 9.600 Baud, gerader Parität und einem Stoppbit dauert ein vollständiger Zyklus mit einer 8-Byte-Anfrage, einer 25-Byte-Antwort, 5 ms Antwortverzögerung und zehn Geräten etwa 470 ms:
Verwenden Sie die Rechnung als Untergrenze und messen Sie danach an den echten Geräten. Halten Sie die längste im Normalbetrieb beobachtete Antwortzeit fest, nicht nur die auf einem unbelasteten Prüfstand. Schneller abzufragen, als der Bus zulässt, erzeugt Timeouts statt zusätzlicher Daten. Der Leitfaden zu Abfragen und Wiederholungen zeigt die Kosten eines ausgefallenen Geräts pro Zyklus. Der Leitfaden zur Fehlersuche unterscheidet Timeouts, Ausnahmen und falsche Werte.
Datenqualität
Die empfangende Anwendung muss aktuelle von zwischengespeicherten, abgebrochenen, fehlerhaften, außerhalb des Bereichs liegenden oder veralteten Werten unterscheiden. Legen Sie fest:
- Zeitstempel der Erfassung und, falls vorhanden, des Quellgeräts;
- maximal zulässiges Alter eines Werts;
- Schwellen für Wiederholungen und Offline-Status;
- ob der letzte Wert sichtbar bleibt und wie er gekennzeichnet wird;
- Behandlung von Zählwerksrücksetzungen und -überläufen;
- was nachgelagerte Regeln bei ungültigen Werten tun.
Abnahmeprotokoll
Führen Sie für jeden Bus ein Protokoll. Die herunterladbare Vorlage enthält:
| Feld | Beispiel |
|---|---|
| Master, Modell und Firmware | ZMB Interface |
| Serielle Einstellungen | 9.600 Baud, 8 Datenbits, gerade Parität, 1 Stoppbit |
| Topologie | Linienstruktur, 120 Ω am Master und an Unit 3, Bias am Master |
| Geräteliste | Unit-IDs 1 bis 3, Modelle und Firmware dokumentiert |
| Rohvektor für jeden Datentyp | 436A 0000 = 234,0 V, entspricht der Anzeige |
| Abfragezyklus, berechnet und gemessen | 470 ms berechnet, 520 ms gemessen |
| Ausfalltests | Ein Gerät abgesteckt: andere werden weiter abgefragt; Wert als veraltet gekennzeichnet |
| Name und Datum |
Wiederholen Sie die Prüfungen nach Änderungen an Firmware, Registertabelle, Topologie, seriellen Einstellungen oder Abfrageintervall. Für die vollständige Auslegung lesen Sie den Leitfaden zur Zählerintegration in ein BMS- oder SCADA-System, durchsuchen Modbus-Geräte mit dokumentierten Registertabellen oder stellen Sie ein System zusammen anhand der Geräteliste.