Znalosti/Rozhraní vysvětlená/RS485 a Modbus RTU

Rozhraní vysvětlenáRS485

Co je RS485 a Modbus RTU? Vedení a protokol vysvětlené

RS485 a Modbus RTU se často zmiňují jedním dechem, jde však o dvě různé věci. RS485 určuje, jak signály putují po vedení, Modbus RTU, co je v telegramech. Společně tvoří jedno z nejrozšířenějších rozhraní měřičů v průmyslu a technice budov.

To nejdůležitější v kostce

  • RS485 (TIA/EIA-485) přenáší data jako rozdíl napětí na dvou vodičích, je odolné vůči rušení a dosáhne asi 1200 m.
  • Modbus RTU je protokol master-slave: jeden master se ptá, slave zařízení s adresami 1 až 247 odpovídají.
  • Vedení se vede jako linie a na obou koncích se zakončí odporem 120 Ω.
  • Naměřené hodnoty jsou v 16bitových registrech. 32bitové a 64bitové hodnoty zabírají dva nebo čtyři registry.
  • Každý telegram je zabezpečen kontrolním součtem CRC16.

Na této stránce

Co je RS485?

RS485 je norma pro elektrický přenos, nikoli protokol. Data putují jako rozdíl napětí mezi dvěma vodiči, obvykle označenými A a B, někdy D+ a D−. Protože přijímač vyhodnocuje jen rozdíl, rušení působící stejně na oba vodiče se z velké části vyruší. Proto RS485 funguje i v rozvaděčích s frekvenčními měniči a na dlouhé vzdálenosti.

Klasicky zvládne jeden segment 32 účastníků (unit loads); moderní budiče zatěžují sběrnici jen zlomkem této hodnoty. Vedení může být dlouhé asi 1200 m, při vysokých rychlostech méně.

Po RS485 běží různé protokoly, kromě Modbus RTU například BACnet MS/TP. U elektroměru RS485 je proto teprve spolu s protokolem jasné, jak se odečítá.

Jak správně zapojit sběrnici RS485?

  • Vést jako linii: od zařízení k zařízení, bez hvězdy a bez dlouhých odboček.
  • Na každý ze dvou konců vedení dát jeden zakončovací odpor 120 Ω, ne ke každému zařízení.
  • Použít kroucený stíněný datový kabel, ideálně s vlnovou impedancí kolem 120 Ω.
  • Vést i referenční zem (GND), pokud jsou zařízení daleko od sebe nebo jsou napájena různě.
  • Na všech zařízeních nastavit stejnou přenosovou rychlost, paritu a stop bity.

Nejčastější úskalí při stavbě sběrnice popisuje článek Modbus RTU po RS-485: pět nejčastějších úskalí.

Co je Modbus RTU?

Modbus je otevřený protokol, který společnost Modicon vyvinula v roce 1979 pro řídicí systémy. RTU znamená Remote Terminal Unit a označuje binární variantu pro sériová vedení. Master, například PLC, datalogger nebo systém energetického managementu, pošle dotaz na adresu slave a odpoví jen toto zařízení. Slave nikdy nevysílá sám od sebe.

Telegram se skládá z adresy, funkčního kódu, dat a kontrolního součtu CRC16. Mezi dvěma telegramy je pauza nejméně 3,5 znaku, podle níž zařízení rozpoznají začátek a konec.

Funkční kódVýznamTypické použití
03Čtení holding registrůNaměřené hodnoty a nastavení
04Čtení input registrůNaměřené hodnoty
06Zápis jednoho registruZměna nastavení
16Zápis více registrůZápis více hodnot v jednom bloku

Jak správně číst registry Modbus?

Modbus zná jen 16bitové registry. Stav měřiče s 32 nebo 64 bity se rozloží do dvou nebo čtyř po sobě jdoucích registrů. Zda je vyšší slovo první, určuje každý výrobce sám. Pokud systém vrací nesmyslné hodnoty, bývá obvykle prohozené pořadí bajtů nebo slov.

Liší se i číslování adres: některé návody počítají od 0, jiné od 1. Pokud je hodnota posunutá přesně o jeden registr, je to téměř vždy příčina.

Kdy se hodí Modbus RTU po RS485?

Modbus RTU se hodí, když řídicí systém nebo datalogger dotazuje měřiče přímo ve stejném rozvaděči nebo budově a k měřičům nevede žádná síť. Při mnoha měřičích v několika budovách nebo několika cílových systémech se vyplatí brána. Srovnání se síťovou variantou najdete v článku Modbus TCP, nebo Modbus RTU? a na stránce Co je Modbus TCP?.

RS485 a Modbus RTU se zařízeními EMU

Elektroměr RS485 EMU Professional II komunikuje přes Modbus RTU, jako EMU Professional II 3/100 pro přímé připojení do 100 A nebo jako 3/5 pro připojení přes měřicí transformátory proudu.

EMU M-Center má dvě připojení RS485, čte až 64 zařízení Modbus RTU a předává hodnoty dál přes BACnet IP nebo MQTT.

Časté dotazy


Jaký je rozdíl mezi RS485 a Modbus?

RS485 je elektrický přenos po dvou vodičích, Modbus RTU protokol, který po něm běží. Po RS485 mohou běžet i jiné protokoly a Modbus existuje i po Ethernetu jako Modbus TCP.

Smí se sběrnice RS485 vést do hvězdy?

Ne. Spolehlivě funguje jen linie s krátkými odbočkami. Hvězdy a dlouhé odbočky vytvářejí odrazy, které činí telegramy nečitelnými. Pokud jsou zařízení rozmístěna do hvězdy, pomůže opakovač nebo rozbočovač s oddělenými segmenty.

Kam patří zakončovací odpor?

Na oba fyzické konce vedení, vždy 120 Ω mezi A a B. Odpor u každého zařízení zatěžuje sběrnici příliš.

Kolik zařízení zvládne sběrnice Modbus RTU?

Protokol povoluje 247 adres. Elektricky omezuje RS485 segment na 32 unit loads; s budiči, které odebírají jen zlomek, je možné více zařízení. V praxi bývá hranicí doba dotazování: čím více zařízení, tím déle trvá jeden cyklus.

Která nastavení se musí shodovat?

Přenosová rychlost, datové bity, parita a stop bity musí být stejné u masteru i u všech slave zařízení. Rozšířené je 9600 nebo 19 200 Bd s 8 datovými bity.

Další informace


SEITEElektroměr RS485EMU Professional II s Modbus RTU SEITEÚskalí RS485Pět nejčastějších úskalí při stavbě sběrnice SEITEModbus TCP, nebo RTU?Pomoc při rozhodování pro projekty měření SEITERozhraní vysvětlenáVšech pět rozhraní ve srovnání

Dotazy k vaší sběrnici RS485?


Pošlete nám počet zařízení, délky vedení a cílový systém. Řekneme vám, jaké zapojení bude spolehlivě fungovat.

Telefon
+41 (0)41 545 03 00

Technická podpora
helpdesk [at] emuag.ch
Formulář podpory →