Lekcia 13-3 · Kapitola 13

Modbus podrobne

13.4 Modbus podrobne

Modbus je najrozšírenejší komunikačný protokol v technike budov. Je jednoduchý, otvorený a má ho takmer každé tepelné čerpadlo, rekuperácia, merač aj striedač.

Modbus vytvorila v roku 1979 firma Modicon pre svoje priemyselné automaty. Protokol je otvorený: opis je verejný a za používanie sa neplatí. Existuje v dvoch hlavných podobách.

Modbus RTU ide po sériovej linke, takmer vždy po RS-485. Jeden master, viac zariadení slave s adresami.
Modbus TCP ide po počítačovej sieti. Zariadenie sa oslovuje IP adresou, štandardne na porte 502. Na sieti môže byť viac klientov naraz.
Brána (gateway, prevodník) prekladá medzi dvoma svetmi. Brána RTU/TCP má na jednej strane RS-485, na druhej sieťový konektor.

Registre: zošit s očíslovanými riadkami

Zariadenie s Modbusom je ako zošit s očíslovanými riadkami. V každom riadku je jedno číslo. Regulátor zariadenia doň priebežne zapisuje, čo nameral. Master si riadky číta a do niektorých smie zapísať. Riadku sa hovorí register, jeho číslu adresa registra.

Register je riadok v zošite. Čierne riadky sa dajú len čítať, do červených smie nadradený systém aj zapisovať.

Modbus pozná štyri druhy registrov. Coils (cievky) sú jednobitové hodnoty 0/1 na čítanie aj zápis, napríklad povel zapnúť. Discrete inputs sú jednobitové stavy len na čítanie, napríklad porucha. Input registers sú čísla len na čítanie, typicky namerané teploty. Holding registers sú čísla na čítanie aj zápis, typicky žiadané hodnoty a režimy. Delenie nie je záväzné: veľa výrobcov dáva všetko do holding registrov a do opisu napíše, čo sa dá len čítať.

Mapa registrov

Mapa registrov (register map, Modbus tabuľka) je dokument výrobcu. Hovorí, na ktorej adrese je ktorý údaj, v akej jednotke, v akej mierke a či sa dá zapisovať. Bez nej je Modbus nepoužiteľný: master vidí čísla, ale nevie, čo znamenajú. Každý integrátor si ju vypýta ako prvú vec.

Mierka (scale): register nesie len celé číslo, v základnom tvare od 0 do 65 535 alebo od −32 768 do 32 767. Desatinné miesta sa preto prenášajú vynásobené. Hodnota 355 s mierkou 0,1 je 35,5 °C. Kto mierku prehliadne, uvidí vo vizualizácii vodu teplú 355 °C.

Ilustračná mapa registrov

Vymyslený príklad, nie údaje zariadení N2N.

Adresa	Druh	Údaj	Mierka	Prístup	Príklad hodnoty
100	input register	Výstupná teplota vody	0,1 °C	čítanie	355 = 35,5 °C
101	input register	Vratná teplota vody	0,1 °C	čítanie	302 = 30,2 °C
102	input register	Vonkajšia teplota	0,1 °C	čítanie	−35 = −3,5 °C
10	discrete input	Stav kompresora	—	čítanie	1 = beží
11	discrete input	Porucha	—	čítanie	0 = bez poruchy
200	holding register	Žiadaná teplota vody	0,1 °C	čítanie, zápis	380 = 38,0 °C
201	holding register	Režim	—	čítanie, zápis	0 = vypnuté, 1 = kúrenie, 2 = chladenie

Funkčné kódy hovoria, čo master žiada. Najčastejšie sú: 03 čítanie holding registrov, 04 čítanie input registrov, 06 zápis jedného registra, 16 zápis viacerých registrov. V mape registrov býva pri každom údaji napísané, ktorým kódom sa číta.

Čo Modbus nevie

Nepredstaví sa. Zariadenie samo nepovie, aké údaje ponúka. Všetko sa nastavuje ručne podľa mapy registrov.
Nie je zabezpečený. V bežnej podobe nemá heslo ani šifrovanie.
Na linke RTU smie byť len jeden master. Dva systémy na jednej linke si rušia otázky. Rieši to brána alebo druhé rozhranie.
Sám nič neohlási. Poruchu sa nadradený systém dozvie až pri najbližšom čítaní.

Najčastejšie chyby pri oživovaní Modbus RTU

Chyba	Ako sa prejaví	Náprava
Prehodené vodiče A a B	Žiadna odpoveď. Výrobcovia značia svorky rôzne.	Vodiče vymeniť. Zariadenie sa tým nepoškodí.
Dve zariadenia s rovnakou adresou	Odpovedajú naraz, master dostane nezmysel.	Pripájať po jednom a každému nastaviť vlastnú adresu.
Rôzna rýchlosť alebo parita	Žiadna odpoveď alebo chyby prenosu.	Zjednotiť nastavenie na všetkých zariadeniach.
Chýba zakončenie, alebo je ich priveľa	Náhodné výpadky, najmä na dlhej linke.	Odpor 120 Ω len na oboch koncoch linky.
Hviezda, dlhé odbočky, nevhodný kábel	Nestabilná komunikácia, ktorá sa mení s počasím a záťažou.	Prekáblovať do línie vhodným káblom.
Posun adries o 1	Master číta susedný riadok: namiesto teploty vidí iný údaj.	Skúsiť adresu o 1 nižšiu alebo vyššiu. Niektoré tabuľky číslujú od 0, iné od 1.

Cenová ponuka zadarmo