Modbus RTU protokol je kao "zajednički jezik" između industrijskih uređaja, omogućavajući glatku "komunikaciju" između uređaja kao što su brojila električne energije i senzori različitih marki.
Demonstracija primjene Modbus komunikacijskog protokola
Ovaj će vas članak na najjednostavniji i najrazumljiviji način voditi kroz primjenu Modbus RTU u mjerilima energije. Čak i ako ste potpuni početnik bez tehničkog znanja, lako možete shvatiti bitne točke ovog važnog industrijskog komunikacijskog protokola.
Što je Modbus RTU protokol?
Modbus RTU je serijski komunikacijski protokol koji je izvorno razvio Modicon (sada dio Schneider Electrica) 1979. godine za svoje PLC-ove (Programmable Logic Controllers).
Danas je postao jedan od najčešće korištenih protokola u industrijskoj automatizaciji, koji podržava više od 400 proizvođača diljem svijeta.
Zašto se zove "RTU"? RTU je skraćenica za "Remote Terminal Unit", što ukazuje da se ovaj protokol primarno koristi za komunikaciju između udaljenih uređaja. To je poput "sustava slanja poruka" između električne opreme, razmjenjujući podatke putem jednostavnog mehanizma zahtjeva i odgovora.
Kako radi Modbus RTU?
Modbus RTU koristi master-slave komunikacijsku arhitekturu, poput učitelja i učenika u učionici.
- Master: "Učitelj", obično računalo, PLC ili koncentrator, odgovoran je za pokretanje pitanja i naredbi.
- Rob: "Učenik", kao što je strujomjer ili senzor, može samo odgovarati na pitanja učitelja i ne može samostalno govoriti. (U aplikacijama za mjerenje električne energije...)
Modbus RTU format poruke
"SMS predložak" između uređaja
Modbus RTU komunikacijske poruke su poput pažljivo izrađenih tekstualnih poruka, sa zahtjevima fiksnog formata.
Kompletna Modbus RTU poruka sadrži sljedeće dijelove:
| Šifra adrese | Kod funkcije | Podatkovno polje | Provjerite kod |
|---|---|---|---|
| 8-bita | 8-bita | N × 8-bita | 16-bitni |
- Šifra adrese (1 bajt): Ekvivalent "telefonskom broju primatelja", koji identificira adresu ciljanog mjerača energije (1-247), s 0 za adresu emitiranja.
- Funkcijski kod (1 bajt): Ekvivalent "vrsti tekstualne poruke", koja daje upute mjeraču energije o operaciji koju treba izvesti (npr. očitavanje podataka, pisanje podataka, itd.).
- Podatkovno polje (N bajtova): specifične informacije koje se prenose, kao što je adresa registra, vrijednost podataka itd.
- CRC kontrolni zbroj (2 bajta): Ekvivalent "kodu protiv-krivotvorenja," koji se koristi za provjeru pogrešaka tijekom prijenosa.
Tipična poruka za očitavanje podataka o ukupnoj pozitivnoj aktivnoj energiji s UBS mjerača energije je sljedeća:
[Adresa 00][Kod funkcije 03][Početna adresa 00 0C][Duljina čitanja 00 02][CRC kontrolni zbroj 05 D9]
To je isto kao da kažete: "Sva brojila, molimo očitajte podatke iz registra 000C, počevši od registra 1."
Nakon primitka poruke, mjerač #1 će odgovoriti sa:
[Adresa 01][Kod funkcije 03][Duljina podataka 04][Podatak 00 00 00 00][CRC kontrolni zbroj FA 33]
To znači: "Mjerač #1 je odgovorio: Očitana vrijednost podataka o ukupnoj pozitivnoj aktivnoj energiji je 00 00 00 00 (heksadecimalno)" (Napomena: Ovaj mjerač #1 je novi, nekorišteni mjerač). Slika u nastavku je probna demonstracija:
"Knjiga podataka" u mjeraču električne energije: objašnjenje registra
U Modbus RTU protokolu, svi podaci iz mjerača električne energije pohranjuju se u "proračunsku tablicu"-registar. Registri se uglavnom dijele na četiri vrste:
| Vrsta registracije | Dopuštenje za čitanje/pisanje | Funkcijski kodovi | Tipični pohranjeni sadržaj |
|---|---|---|---|
| Registar zavojnice | Čitanje/Pisanje | 01, 05 | Status releja, kontrola prekidača |
| Diskretni ulazni registar | Samo-za čitanje | 02 | Digitalni ulaz (npr. signali alarma) |
| Ulazni registar | Samo-za čitanje | 04 | Mjerni-podaci u stvarnom vremenu (napon, struja itd.) |
| Registar posjeda | Čitanje/Pisanje | 03, 06 | Parametri uređaja, akumulirana energija itd. |
U primjenama mjerača električne energije najčešći registri su:
Ulazni registar
(Kod funkcije 04H): Pohranjuje-izmjerene podatke u stvarnom vremenu kao što su napon, struja i snaga.
Registar posjeda
(Kod funkcije 03H): Pohranjuje akumuliranu potrošnju električne energije, parametre uređaja itd.
UBS Energy Meter Modbus registar tablica s informacijama o adresi
Adresa emitiranja Modbus protokola je 0x00. Za detaljne podatke o adresi registra Modbus protokola za UBS mjerače energije, pogledajte tablicu u nastavku:
| Registar (Hex) | Naziv varijable | Atribut (jedinica / R/W) | Vrsta podataka | Računati | Primjedbe |
|---|---|---|---|---|---|
| 0x0000 | Istosmjerni napon | Jedinica: V, R/W: RO | S16 | 1 | Raspon: -9999~9999; Čitanje=Efektivna vrijednost × 10^(decimalna točka) |
| 0x0001 | Decimalna točka napona | Jedinica: Ništa, R/W: RO | U16 | 1 | Fiksna vrijednost: 0 |
| 0x0002 | Istosmjerna trenutna vrijednost | Jedinica: A, R/W: RO | S16 | 1 | Raspon: -9999~9999 |
| 0x0003 | Trenutačna decimalna točka | Jedinica: Ništa, R/W: RO | U16 | 1 | Fiksna vrijednost: 1 |
| 0x0008 | Vrijednost snage | Jedinica: kW, R/W: RO | S16 | 1 | Raspon: -9999~9999 |
| 0x0009 | Decimalna točka stepena | Jedinica: Ništa, R/W: RO | U16 | 1 | Fiksna vrijednost: 1 |
| 0x000C | Ukupna naprijed aktivna energija | Jedinica: 0,001 kWh, R/W: RO | U32 | 2 | Visoki bajt prvi, niži bajt zadnji; Primjer: Ako podaci čitaju=5000, decimalna točka=2 → Stvarna vrijednost=5000 × 10^(2-3)=500.0 |
| 0x203C | Napon kanala 1 | Jedinica: 0,0001 V, R/W: RO | I32 | 2 | Visoki bajt prvi, niži bajt zadnji |
| 0x203E | Napon kanala 2 | Jedinica: 0,0001 V, R/W: RO | I32 | 2 | Uvijek 0 |
| 0x2040 | Kanal 1 Current | Jedinica: 0,0001 A, R/W: RO | I32 | 2 | Visoki bajt prvi, niži bajt zadnji |
| 0x2042 | Kanal 2 Current | Jedinica: 0,0001 A, R/W: RO | I32 | 2 | Uvijek 0 |
| 0x2044 | Kanal 1 Snaga | Jedinica: 0,0001kW, R/W: RO | I32 | 2 | Visoki bajt prvi, niži bajt zadnji |
| 0x2046 | Kanal 2 Snaga | Jedinica: 0,0001kW, R/W: RO | I32 | 2 | Uvijek 0 |
| 0x9A00 | Ukupna aktivna energija naprijed | Jedinica: kWh, R/W: RO | lebdjeti | 2 | |
| 0xA001/0x8900 | Adresa uređaja | Jedinica: Ništa, R/W: RW | U16 | 1 | Raspon: 0~247 |
Demonstracija očitavanja poruka UBS mjerača energije
Koristeći računalni softver glavnog računala mjerača energije UBS, očitajte sljedeće podatke s pametnog mjerača energije DJZ1226 DC: ukupnu pozitivnu aktivnu energiju, napon, struju, snagu i adresu brojila.
Kao što je prikazano na gornjem dijagramu, detaljan sadržaj poruke koju šalje i prima glavno računalo je sljedeći:
13:25:30.229 Ukupna pozitivna aktivna energija(000C0002) ...
13:25:30.256 ▼Pošalji:00 03 00 0C 00 02 05 D9
13:25:30.344 ▲Primi:01 03 04 00 00 00 00 FA 33
13:25:30.359 Istosmjerni napon(00000002) ...
13:25:30.424 ▼Pošalji:00 03 00 00 00 02 C5 DA
13:25:30.428 ▲Primi:01 03 04 00 17 00 03 0A 36
13:25:30.494 Istosmjerna struja(00020002) ...
13:25:30.522 ▼Pošalji:00 03 00 02 00 02 64 1A
13:25:30.610 ▲Primi:01 03 04 00 30 00 02 7B FD
13:25:30.621 Power(00080002) ...
13:25:30.682 ▼Pošalji:00 03 00 08 00 02 44 18
13:25:30.690 ▲Primi:01 03 04 00 01 00 02 2A 32
13:25:30.702 Komunikacijska adresa 2(A0010001) ...
13:25:30.779 ▼Pošalji:00 03 A0 01 00 01 F6 1B
13:25:30.783 ▲Primi:01 03 02 00 01 79 84
13:25:30.795 Kraj čitanja podataka.
Uobičajeni problemi i tehnike rješavanja problema
Iako je Modbus RTU protokol relativno jednostavan, u praktičnim primjenama ipak se mogu pojaviti različiti problemi. Sljedeći su uobičajeni kvarovi i rješenja u komunikaciji s brojilima električne energije:
Nema komunikacijskog odgovora
● Provjerite fizičke veze:
▪ Je li RS-485 ožičenje ispravno (A/B linije obrnute)?
▪ Jesu li završni otpornici usklađeni (općenito spojite otpornike od 120Ω na svaki kraj sabirnice)?
▪ Je li komunikacijska udaljenost premašila ograničenje (RS-485 teoretski može doseći 1200 metara, ali na stvarne udaljenosti utječu čimbenici okoline).
● Provjerite postavke parametara:
▪ Jesu li brzina prijenosa podataka, podatkovni bitovi, stop bitovi i postavke pariteta u skladu s mjeračem električne energije?
▪ Je li adresa uređaja ispravno postavljena (nema dupliciranih adresa)?
Isprekidana komunikacija
● Provjerite smetnje u liniji:
▪ Koristite oklopljeni kabel s upredenim{0}}paricama i osigurajte da je oklop uzemljen na jednom kraju.
▪ Izbjegavajte postavljanje kabela paralelno s-kabelima visokog napona.
● Testiranje pojedinačnih uređaja:
▪ Spojite svaki mjerač električne energije pojedinačno za otklanjanje kvarova na uređajima.
▪ Upotrijebite namjenski računalni softver UBS Electronics (kao što je AMS) za izravnu komunikaciju s mjeračem električne energije i odredite problem.
Pogreške podataka
● Provjera CRC provjere:
▪ Provjerite jesu li poslani i primljeni CRC kodovi dosljedni.
▪ Potvrdite redoslijed bajtova podataka (Modbus RTU je obično little{0}}endian).
● Provjera mapiranja registra:
▪ Potvrdite da su korištene adrese registra u skladu s priručnikom za mjerač električne energije.
▪ Zabilježite pomak adrese registra.
Ako trebate koristiti softver UBS glavnog računala (Modbus RTU protokol) spomenut u ovom članku, kontaktirajte osobu zaduženu za narudžbu vašeg UBS brojila električne energije i zatražite dodatnu tehničku podršku nakon-prodaje.