Pro
- Řízení a automatizace stejně mluví Modbus
- Odolný vůči elektrickému rušení v průmyslovém prostředí
- Přímý přístup k registrům, i pro okamžité hodnoty
- V poli není potřeba IT infrastruktura
Produkty/ EMU Professional II/ RS-485 / Modbus RTU
Rozhraní · EMU Professional II
Diferenční dvouvodičové vedení je doma v průmyslu a odpouští elektrické rušení – ale ne chyby topologie. Tato stránka vysvětluje, čím se RS-485 liší od Modbus RTU, na co si dát pozor při stavbě sběrnice a co vám přinesou dvě rozhraní RS-485 na M-Center.
Dvě věci, které se často plétou
RS-485 popisuje jen elektrickou vrstvu: diferenciální dvouvodičové vedení, obvykle označené A a B, v poloduplexním provozu. Diferenciální znamená, že se signál přenáší jako rozdíl napětí mezi oběma vodiči. Rušení působí na oba vodiče stejně a při odčtení se vyruší – proto je RS-485 v průmyslu tak rozšířené.
Modbus RTU je protokol, který po tomto vedení běží. Master se ptá, slave odpovídají; vysílat smí vždy jen jeden. Každý slave má adresu od 1 do 247, každá zpráva končí kontrolním součtem CRC16 a pauza nejméně 3,5 doby znaku mezi dvěma telegramy vymezuje rámec.
Čtou se 16bitové registry, obvykle funkčním kódem 3 (holding register) nebo 4 (input register). Větší hodnoty jako stavy měřiče se rozkládají do více registrů jako 32bitové celé číslo nebo číslo s plovoucí čárkou. Která hodnota je na které adrese registru a v jakém pořadí bajtů, uvádí tabulka registrů v návodu – to je část, kterou při nastavení skutečně potřebujete.
A / B
Dva signálové vodiče. Na rozdíl od M-Bus zde přiřazení není libovolné – po záměně sběrnice nefunguje.
Poloviční duplex
Vysílání a příjem po stejném páru vodičů, tedy nikdy současně.
Zakončovací odpor
120 Ω na obou koncích sběrnice proti odrazům. Jen na koncích, ne u každého zařízení.
Jednotková zátěž
Míra zátěže účastníka. Klasicky segment snáší 32 jednotkových zátěží; moderní budiče odebírají jejich zlomek.
Adresa slave
1 až 247, nastavená v zařízení. Každá adresa smí být v segmentu jen jednou.
Klidová pauza
Pauza 3,5 doby znaku, která označuje začátek a konec telegramu.
Krok za krokem
Na příkladu EMU M-Center jako mastera s EMU Professional II a měřiči Helvatron H2O a DELTA III: zapojení sběrnice, telegram, odpověď a typické chyby.
Stavba sběrnice
RS-485 vyžaduje souvislou linii od jednoho konce ke druhému, s co nejkratšími odbočkami k zařízením. Zapojení do hvězdy je nejčastějším důvodem sběrnic, které fungují při nízké rychlosti, ale při vysoké už ne. Kdo přichází od M-Bus, kde jsou hvězdy výslovně povoleny, do této pasti pravidelně spadne.
120 Ω patří na oba fyzické konce vedení. Třetí zakončovací odpor někde uprostřed sběrnici zatěžuje, aniž by cokoli zlepšil. Bez zakončení vznikají odrazy, které se projevují sporadickými chybami CRC – sběrnice běží, ale ne spolehlivě.
Čím delší vedení, tím nižší možná rychlost. Jako pravidlo platí, že součin délky a rychlosti je konstantní; v praxi budov je 9600 nebo 19200 Bd na několika stech metrů bez problému, kdežto 115200 Bd běží čistě jen na krátké vzdálenosti.
Společná reference mezi účastníky zabraňuje tomu, aby souhlasné napětí vybočilo z povoleného rozsahu. Stínění se uzemňuje jen na jednom konci, jinak vznikají vyrovnávací proudy.
Dvakrát přiřazená adresa slave. Dvě zařízení odpovídají současně, master vidí jen chyby CRC a hlásí obě jako nedostupná. Před uvedením do provozu veďte seznam adres.
Zaměněné A a B. Na rozdíl od M-Bus není RS-485 nezávislá na polaritě. Jediné špatně zapojené zařízení může narušit celý segment.
Případ použití
EMU M-Center má dvě rozhraní RS-485 a odečítá přes ně až 64 zařízení Modbus RTU. Dvě samostatná rozhraní jsou víc než dvojnásobná kapacita: umožňují čistě oddělit dva segmenty s různými rychlostmi nebo různými výrobci zařízení, místo aby se vše vtlačilo na jednu linii.
Nejpracnější část Modbus RTU – tabulku registrů – za vás M-Center vyřeší pomocí ovladačů zařízení uložených v Device Management. Místo zadávání adres registrů vyberete zařízení a dostanete pojmenované naměřené hodnoty.
Poté platí totéž co u M-Bus: M-Center cyklicky odečítá, zaznamenává neúspěšné odečty a předává hodnoty do MQTT, BACnet IP, OPC UA, Modbus TCP, (s)FTP, e-mailu nebo Joulio-Web. Segment Modbus RTU, který dosud odečítal jen systém řízení budovy, tak současně obsluhuje vyúčtování i cloud.
Rozhraní
2 × RS-485
Zařízení
až 64, licenční stupně 32 a 64
Protokol
Modbus RTU
Ovladače
přes Device Management místo ručního zadávání adres registrů
Předávání
MQTT, BACnet IP, OPC UA, Modbus TCP, CSV, JSON, Excel
Kdy se hodí
Dokumenty
Tato stránka vysvětluje princip. Seznamy registrů, strukturu telegramů, obsazení svorek a přesné parametry jednotlivých provedení najdete v návodu k rozhraní.
PDFNávod k rozhraní Modbus1485 · tabulka registrů · angličtina PDFKatalogový list Professional II1441 · angličtina PDFNávod M-Center2151 · strana mastera · angličtina
Časté dotazy
RS-485 je elektrická vrstva: diferenční dvouvodičové vedení v polovičním duplexu. Modbus RTU je protokol nad ním, s provozem master-slave, adresami od 1 do 247, 16bitovými registry a kontrolním součtem CRC16. Potřebujete oboje a často se jmenují jedním dechem.
120 Ω na oba fyzické konce vedení, nikam jinam. Další odpor uprostřed sběrnici zbytečně zatěžuje; chybějící zakončení způsobuje odrazy, které se projevují sporadickými chybami CRC.
Raději ne. RS-485 vyžaduje souvislou linii s krátkými odbočkami. Zapojení do hvězdy je nejčastější příčinou sběrnic, které fungují při nízké rychlosti a při vyšší selhávají. Kdo přichází od M-Bus, kde jsou hvězdy povoleny, to snadno přehlédne.
Až 64 zařízení Modbus RTU přes dvě rozhraní RS-485. Stupně 32 a 64 zařízení se odemykají licencí. Elektricky navíc platí limit jednotkových zátěží na segment.
V návodu k rozhraní Modbus, dokument 1485. Obsahuje adresy registrů, datové typy a pořadí bajtů. Na M-Center to obvykle není potřeba, protože ovladače zařízení jsou uloženy v Device Management.
K oddělení dvou segmentů, které k sobě nepasují: různé rychlosti, různí výrobci nebo dvě fyzicky oddělené oblasti. Vtlačit vše na jednu linii je nejčastější příčinou těžko dohledatelných poruch.
Pošlete nám počet měřicích míst, vzdálenosti a cílový systém. Řekneme vám, které provedení dává smysl – a kdy by bylo lepší jiné rozhraní.
Telefon
+41 (0)41 545 03 00
Technická podpora
helpdesk@emuag.ch
Objednávky Švýcarsko
orders@emuag.ch