Einleitung

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Profile werden benötigt für jeden angeschlossenen (unterschiedlichen) Gerätetyp. Mehrere Modbus Geräte des selben desselben Typs teilen sich das selbe Profil.

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• Stammdaten:
  

  • Hersteller: wählen Sie den Hersteller aus der vorgegebenen Liste aus oder legen einen neuen Hersteller (zunächst “Eigene” aus der Liste wählen und dann den Herstellernamen eingeben). Bitte geben Sie die Bezeichnung des Herstellers sehr genau ein, weil das ein wichtiges Suchkriterium ist. Hierfür können 127 Zeichen eingegeben werden.

  • Produktname: Bitte geben Sie den Produktnamen an. Bitte achten Sie auf genaue und eindeutige Angaben, damit bei exportieren Profilen andere Nutzer dieses gut wiederfinden können. Bitte achten Sie insbesondere darauf, falls es sehr ähnliche Modelle mit unterschiedlicher Ausstattung gibt, welche sich auf die verfügbaren Datenaustauschpunkte auswirken, entsprechend eindeutig zu kennzeichnen. Hierfür können 127 Zeichen eingegeben werden.

  • Produktbeschreibung: Bitte hinterlegen Sie eine möglichst gut verständliche Produktbeschreibung. Hier können Sie auch gerne Informationen zu den Eigenschaften des Gerätes angeben, damit andere Nutzern Nutzer nach Import der eine Vorstellung von dem Gerät erhalten. Diese Angaben werden vom Timberwolf Server zur Anzeige bei der Auswahl von Modbus Geräteprofilen genutzt.
    Hierfür können 512 Zeichen eingegeben werden.
    

• Profil Informationen: Dies sind begleitende Informationen zum Profil. Diese Angaben werden vom Timberwolf Server zur Anzeige und bei der Suche genutzt und stellen wichtige Auswahlkriterien für Nutzer dar, welche Profile importieren möchte.
  

  • Sprache: Bitte wählen Sie die Sprache aus, für die das Profil gelten soll. Womöglich sollen vom gleichen Modbus Gerät mehrere Profile in anderen Sprachen angelegt werden, die sich ansonsten nicht unterscheiden, außer in den vergebenen Texten.

  • Version: Bitte vergeben Sie eine Versionsnummer. Es liegt in der freien Entscheidung des Autors, wie dieser die Version seiner Profile bezeichnet. Für ein allgemeines Verständnis empfehlen wir, dass Versionsnummern kleiner 1 (z.B. „0.7“) verwendet werden sollen für Profile, die sich noch in der Definition befinden. Die erste genutzte Version sollte entsprechend mit Zahlen ab 1 bezeichnet werden.

  • Autor: Hier können Sie Ihren Namen als Autor angeben. Es dürfen für die Angabe des Autornamens selbstverständlich Pseudonyme oder Kürzel angegeben werden. Hierfür können 127 Zeichen eingegeben werden.

  • Kommentar: Geben Sie hier Informationen zum Profil an, die für andere Nutzer hilfreich sind.
    Hierfür können 255 Zeichen eingegeben werden. Das Feld kann größer gezogen werden, für Zeilenumbruch Enter eingeben.
    

• Technische Parameter: Diese Parameter beschreiben wichtige Geräteeigenschaften, betreffen dessen Leistungsgrenzen und müssen sehr sorgfältig angegeben werden. Insbesondere die Timing-Angaben müssen genau angegeben werden, da Modbus Geräte mit Fehlern reagieren, wenn zuviele zu viele Daten in zu kurzer Zeit abgerufen werden.
  

  • Modbus Technologie: Geben Sie an, ob dieses Modbus Gerät mit dem Protokoll Modbus RTU (über einen RS-485 Zweidraht-Bus) oder mit Modbus TCP (über IP-Netzwerke) angesprochen werden soll. Falls dieses Modbus Gerät beide Protokolle gleichzeitig unterstützt, dann wählen Sie “Modbus RTU” oder legen zwei Profile an.

  • Kleinstes Abfrageintervall: Das kleinste Abfrageintervall ist der kleinste zeitliche Abstand zwischen zwei Abfragen. Sollten sich im Datenblatt eines Gerätes zwei zeitliche Werte befinden, in welcher ein minimales Intervall für die Abfrage des gleichen Registers oder zwischen verschiedenen Registern angegeben ist, dann geben Sie hier den größeren (also zeitlich längeren) Wert an. Der Timberwolf Server wird bei Abfragen diesen Wert berücksichtigen.

  • Maximale Abfragedauer: Die maximale Abfragedauer ist die Wartezeit, die der Timberwolf Server wartet, bevor ein Zeitüberlauffehler gemeldet und mit der nächsten Abfrage fortgefahren wird. Sollte sich keine Angabe im Datenblatt finden, empfehlen wir einen Werte Wert von 2000 ms anzusetzen.

  • Maximale Anzahl Register pro Abfrage: Die maximale Anzahl der Register pro Abfrage bestimmt, wie viele Register hintereinander maximal mit einer Abfrage angesprochen werden dürfen. Der Modbus Standard lässt, je nach Funktionscode, ein eine Abfrage bzw. ein Schreiben von bis zu 2000 Registern (bei 1 Bit) bzw. bis zu 125 Register (bei 16 Bit) zu. Bei vielen Modbus Geräten ist dies in der Firmware limitiert. Diese Angabe ist in der Regel im Datenblatt verfügbar.

  • RS-485 Lasteinheit: Die Angabe der RS-485 Lasteinheit für dieses Gerät ist eine Angabe der Lasteinheiten, mit welcher dieses Gerät den seriellen Bus belastet und steht nur in Verbindung mit der Auswahl des Profils für Modbus RTU zur Verfügung. Die Angaben können zur Berechnung der maximalen Last im Subsystem dienen, je nachdem wie viel und welche Geräte hinzugefügt wurden. Sofern im Datenblatt hierzu keine Angaben verfügbar sind, empfehlen wir eine Angabe von ¼ Lasteinheiten.
    

    Status
    colour Green title Hinweis

    Der RS-485 Bussystem ist dafür ausgelegt, dass ein Sender am Bus eine elektrische Leistung bis zu 32 Lasteinheiten aufbringen kann. In den 80er Jahren belastete ein Empfänger den Bus mit einer (1/1) Lasteinheit, womit damals bis 32 Empfänger angesteuert werden konnten. Daraus resultiert die - häufig in Dokumentationen angegebene - Zahl von 32 Geräten an einem RS-485 Bus. Tatsächlich belasten Empfänger in aktueller Technologie einen RS-485 Bus mit zumeist 1/8 (teils auch nur mit 1/10) Lasteinheiten, womit bis zu 320 Geräte an einem RS-485 Bus möglich sind. Modbus RTU kann maximal 248 verschiedene Geräteadressen an einem Bus ansteuern. Unter der Annahme, dass moderne Geräte aus diesem Jahrtausend nicht mehr als 1/4 Last beanspruchen, sind damit 128 Geräte gleichzeitig an einem RS-485 Bus möglich (dies gilt auch für DMX). Durch Repeater kann die Last auf zwei oder mehr Segmente aufgeteilt werden.

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• Timing: Aus der angegebenen Reaktionszeit kann die minimale Abfragezeit und der Timeout die maximale Abfragedauer abgeleitet werden. Hier sind die 60 ms als Kleinstes Abfrageintervall eingetragen und mit einem Sicherheitszuschlag 200 ms für die Maximale Abfragedauer (Timeout).

• Abfrageumfang: Die Maximale Anzahl Register pro Abfrage kann direkt aus dem Datenblatt übernommen werden

• Buslast: Die Buslast kann indirekt aus der Angabe entnommen werden, dass 247 Geräte angeschlossen werden können.
  Berechnung: Bei 1/1 Buslast wären 32 Geräte möglich, bei 1/8 Buslast sind es entsprechend 8x mehr, mithin 256 Geräte. Da in Modbus RTU jedoch nur maximal 248 Geräte adressiert werden können, kann aus der Angabe im Datenblatt geschlossen werden, dass die Buslast 1/8 beträgt.
  

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Status
colour Yellow title Kompatibilität

Je nach Protokollvariante (Modbus RTU oder Modbus TCP) stehen unterschiedlich viel Gerätestatistiken bzw. Hersteller Informationen zur Verfügung. Bei weitem nicht alle Modbus Geräte unterstützen diese Funktionen zum Abruf von Gerätestatistiken bzw. Herstellerinformationen. Vielfach werden diese Funktionen nur von höherwertigen hochwertigen Modbus Geräten namhafter Herstellern Hersteller unterstützt.

Status
colour Green title live-check

Mit Angabe von Subsystem und Geräteadresse schaltet der Timberwolf Server die Live-Check Funktion aktiv. Die Live-Check Variante Übertragen (“Schreiben”) ist per Schalter manuell zu aktiveren.

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Im Abschnitt Register und Applikationen des Modbus Profil Editors werden die Applikationen definiert, die für den Datenaustausch mit dem Modbus Gerät genutzt werden können. Die Definitionen sind in einer Tabellenstruktur einzugeben, bei der mehrere grafisch gestaltete Eingabeassistenten unterstützen.

ÜBERSICHT

Eine Applikation definiert eine Datenaustauschoption mit einem Gerät. Bei Modbus besteht eine solche Applikation aus den Angaben zu

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Status
colour Green title Hinweis

Es können mehrere Applikationen angelegt werden, die jeweils den Zugriff auf das selbe Register definieren. Zum Beispiel einmal lesend, einmal schreibend und / oder mit verschiedenen Wertbehandlungen (z.B. könnte ein von einem Register zur Verfügung gestellter Temperaturwert in drei Applikationen mit verschiedenen Umrechnungen jeweils in Grad Celsius, Grad Fahrenheit und Kelvin definiert werden, die der Anwender eines Modbus Profils damit leicht nutzen kann).

NOTWENDIGE ANGABEN AUS DEM DATENBLATT DES GERÄTE HERSTELLERS

Für die Definition der Applikationen benötigen Sie das jeweilige Datenblatt des Herstellers Ihres Modbus Gerätes. Für die untenstehend beschriebenen Einstellungen haben wir aus dem allgemeinen Teil des Datenblattes (für das Beispiel-Gerät) folgende Einstellungen entnommen:

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• Functioncodes: Dieses Gerät unterstützt nur die den Functioncode 03 (Lesen, 16 Bit, mehrfache Register) sowie den Functioncode 16 (Schreiben, 16 Bit, mehrfache Register)

• Die Registeradressen im Datenblatt sind zur Basis 1 angegeben: Die Register werden in DIESEM Datenblatt zur Basis 1 angegeben. Dies ergibt sich indirekt aus der im Datenblatt stehenden Angabe “R-1”. Für Details hierzu lesen Sie bitte unter https://elabnet.atlassian.net/wiki/spaces/TSKB/pages/1524465669/Modbus+Basiswissen#Registeradressierung%3A-Base-0-oder-Base-1-%2F-Dezimal-oder-Hex.

NEUE APPLIKATION ANLEGEN

Um eine neue Applikation (Zeile in der Tabelle) anzulegen, betätigen Sie die Schaltfläche + Hinzufügen im Abschnitt Register und Applikationen im Modbus Profil Editor.

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FUNCTIONCODE

Es erscheint nun der Assistent zum Hinzufügen einer neuen Applikation:

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Status
colour Green title Infotext

Bitte nutzen Sie für nähere Erklärung die Infotexte, die beim Überfahren der mit der Maus (bzw. darauf touchen) eingeblendet werden.

REGISTERADRESSE UND REGISTERANZAHL

In diesem Beispiel soll das Auslesen des gesamten Zählerstandes aus dem Energiezähler konfiguriert werden.

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Status
colour Green title Hinweis

Bitte achten Sie darauf, die Registeradresse richtig zu erfassen. Berücksichtigen Sie die Angaben im Datenblatt (ob Dezimal / Hex bzw. zur Basis 0 / 1) und die Einstellung des Editors bei der Eingabe.
Bei Zugriffen über mehrere nachfolgende Register, um Daten über mehr als 16 Bit auslesen zu können, geben Sie unter Breite an, wieviele wie viele Register in einer Abfrage bzw. bei einer Übertragung für EINEN Wert angesprochen werden sollen.

APPLIKATION UND BESCHREIBUNG

Vergeben Sie einen aussagekräftigen Namen für die Applikation, weil denn DIES ist diejenige Angabe, die Sie im Modbus Geräte Manager (in einem späteren Schritt) für die Anlage einer Transaktion auswählen müssen. Eine zusätzliche aussagekräftige Beschreibung erleichtert das Verständnis für den späteren Nutzer des Modbus Profils.

Status
colour Yellow title wichtiger hinweis

Der Name für die Applikation muss innerhalb eines Modbus Profils eindeutig sein. Falls Sie für ein Register mehrere Applikationen anlegen, dann müssen Sie trotzdem unterschiedliche Applikationsbezeichnungen eingeben.

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ANPASSUNG ZUGRIFF & FUNCTIONCODE

Der Zugriff bedeutet die Art und Weise, wie auf das Register zugriffen wird. Hier wird der Modbus Functioncode angezeigt, der beim Anlegen der Applikation über den Assistenten bereits eingegeben wurde.

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Status
colour Green title Lesen und schreiben

Wenn mehrere Zugriffsvarianten, zum Beispiel sowohl Abfragen (“Lesen”) als auch Übertragen (“Schreiben”) gleichzeitig nutzen möchten, dann legen Sie bitte eine zweite Applikation an. Sie können für das selbe dasselbe Register beliebig viele Applikationen mit unterschiedlichen Einstellungen anlegen.

DEKODIERUNG / KODIERUNG DES BINÄREN DATENFORMATES

Daten im Modbus Protokoll werden binär kodiert, allerdings ist die von den Herstellern der Modbus Geräte implementierte Vielfalt ziemlich umfassend.

Übersicht

Konkret sind für das erfolgreiche Dekodieren (bei Abfragerichtung) bzw. Kodieren (in Übertragungsrichtung) folgende Einstellungen möglich:

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Format Assistent - Bitmaske

In manchen Geräte Geräten werden von Herstellern mehrere Werte in einem Register definiert, die dann jeweils herausgelöst werden müssen, damit diese einzeln im Objektsystem des Timberwolf Servers zur Verfügung stehen.

Beispiele hierfür sind 7-Bit ASCII in den vorderen Bits der beiden Bytes (wie im Bild) oder nur ein Buchstabe in sieben der sechszehn sechzehn Bit oder zwei 8 Bit Werte in einem Register. Für solche Spezialitäten nutzen Sie die Bitmaske.

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• Geben Sie hier an, wie die Daten dekodiert werden sollen. Es stehen – je nach Auswahl der Bitmaske – die Formate Bool, Integer (Ganzzahl), Signed Integer (vorzeichenbehaftete Ganzzahl) und Float (Fließkomma) zur Verfügung.

• Bei übertragenden (schreibenden) Applikationen erfolgt die Bearbeitung umgekehrt, zunächst erfolgt hier die Formatierung und anschließend die Anwendung der Vertauschung der Datenreihenfolge (soweit konfiguriert). Bitte achten Sie auf die Pfeile und die Farbkodierung (grün für Abfrage und blau für Übertragen). Beachten Sie hierzu auch die Dokumentation zum Datenfluss unter https://elabnet.atlassian.net/l/c/X1mbcD1r.

• Bei den Formaten Signed Integer und Text können Unteroptionen ausgewählt werden.

Einstellung im Format Assistent

Bei Klick auf das Feld Format erscheint der Format Assistent. Hier müssen Sie die Datenreihenfolge angeben, eine evt. Bitmaske und das Format, in dem der Wert im Modbus Gerät kodiert wurde bzw. wie das Gerät diesen beim Schreiben zu empfangen wünscht.

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• Spalte Register: Hier wird angezeigt, welche Einstellungen zuvor getroffen wurden, mithin

  • Register 27 (zur im Editor gewählten Basis 0) aus dem Registerset 4 (invers)

  • zwei Register zusammenhängend (2 x 16 Bit)

  • Functioncode 03 für Abfrage aus “holding registers”
    

    Status
    colour Green title Hinweis Farbcode

    Abfragen werden grün dargestellt, Übertragungen blau. Daher ist der gesamte Assistent in grün gehalten und in der Überschrift ist ein Pfeil für die Datenrichtung (vom Modbus Register zum Timberwolf Objekt) dargestellt. Bei übertragenden Applikationen (schreiben) ist der Assistent in blau gehalten und die Datenrichtungen ist mit Pfeilen von rechts nach links zeigend dargestellt

• Spalte Reihenfolge: Im Datenblatt für dieses Beispiel ist “Big Endian” angegeben. Dies bedeutet, dass die Reihenfolge nicht getauscht werden muss. Entsprechend ist der Haken zu Änderung der Reihenfolge im Assistenten hierfür nicht gesetzt.

• Spalte Bitmaske: Es handelt sich hier um eine Ganzzahl unter Ausnutzung aller verfügbaren 32 Bits. Eine Bitmaske ist nur für spezielle Anwendungen nötig. Daher wird auch hier der Haken zur Auswahl einer Bitmaske nicht gesetzt.

• Spalte Format: das Format ist - für dieses Beispiel - zwar im Datenblatt nicht exakt bezeichnet, ergibt sich jedoch logisch aus der verwendeten Fixkomma Einheit (häufig bei Modbus zu finden) und der Annahme, dass dieser Wert nicht negativ werden kann. Mithin ist hier Integer (nicht vorzeichenbehaftete Ganzzahl) anzugeben.
  

  Status
  colour Yellow title wichtiger hinweis

  Bitte achten Sie bei Integer (Ganzzahl) ganz genau darauf, ob diese signed oder unsigned (also vorzeichenbehaftet oder nicht vorzeichenbehaftet) vom Modbus Gerät kodiert werden. Falls die Anleitung unklar ist, fragen Sie beim Kundendienst des Herstellers nach.

• Zeile Vorschau: In diesem Beispiel ist das Modbus Gerät mit dem Timberwolf Server verbunden, das Modbus Subsystem ist aktiv und wurde unter Live Diagnostik zusammen mit der Geräteadresse angegeben. Damit aktiviert der Modbus Profil Editor den Live-Check, was hier durch das Symbol des grünen pulsierenden Herzen gekennzeichnet wird. Durch Klick auf dieses Symbol wird der aktuelle Registerwert geladen und die aktiven Einstellungen werden Live - und bei jeder Änderung im Assistenten erneut - berechnet. Auf diese Weise können Sie Ihre Parameter und den errechneten Formatierten Wert auf Plausibilität prüfen.

WERTPRÜFUNG, WERTANPASSUNG UND EINHEIT

Klick in das Feld „Wertprüfung / Wertanpassung / Objekt-Typ / Einheit“ erscheint der Assistent hierfür.

Hier können die Definitionen für Prüfung, Anpassung und Einheit vorgenommen werden. Diese Einstellungen werden später beim Einrichten der Datenaustausch-Transaktion automatisch angewendet.

Übersicht

Folgende Einstellungen können in diesem Assistenten vorgenommen werden:

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• Freie Formel: Es kann eine fast beliebige freie Formel eingegeben werden. 'X' ist hierbei der Formatierte Wert.
  
  Beispiel: Nehmen wir eine Zisterne mit einem Durchmesser von 3m. X wäre hier die Ausgabe eines Füllstandsmessers Füllstandmessers in Dezimeter Füllhöhe. Mit der nebenstehenden Formel könnte nun der Inhalt in m³ berechnet werden. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, eine Logik anzulegen, da sich mit dieser Funktion solche Berechnungen im Modbus Subsystem erledigen lassen und das Objekt bereits den gewünschten umgerechneten Wert erhält.

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• Fixwert: Es ist auch möglich, immer einen gleichen fixen Wert ausgeben lassen.
  
  Dies ist zumeist nur sinnvoll in Verbindung mit booleschen Werten bzw. einer Wertprüfung.
  Ein bestimmter Wert, z.B. ein boolesches False würde hier in die Zahl “35” übersetzt werden (die auch als String ausgegeben werden kann).

Einstellung im Assistenten für Wertprüfung, Wertanpassung und Einheit

Bei Klick auf das Feld Wertprüfung / Wertanpassung / Objekt-Typ / Einheit erscheint der entsprechende Assistent. Hier sind nun die notwendigen Angaben für die Wertprüfung, Wertanpassung usw. für diese Applikation einzutragen

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• Spalte Wert: Hier wird die Registernummer angezeigt (entsprechend Anzeigeeinstellung, hier Basis 0), die Bezeichnung der Applikation und die Dekodierung mit Unsigned Integer (nicht vorzeichenbehaftete Ganzzahl).

• Spalte Prüfung: Eine Wertprüfung ist für den Verbrauchswert hier nicht sinnhaft, daher nicht aktiviert.

• Spalte Anpassung: Laut Datenblatt wird der Wert als “1/100stel kWh” übermittelt (Dekawatt). Damit auf die eigentliche gewünschte Einheit kWh umgerechnet werden kann, ist dieser Wert durch einhundert zu teilen. Dies wird über die Einstellung fester Faktor und “/100” bewirkt. Alternativ wäre auch eine freie Formel möglich gewesen.

• Spalte Objektwert: Hier ist das Format des Timberwolf Objektes anzugeben, das angelegt wird, wenn die hier definierte Applikation in einem späteren Schritt im Modbus Geräte Manager genutzt wird. Damit die - durch die vorherige Division durch 100 - entstehenden Nachkommastellen nicht verloren gehen, ist Float (Fließkomma) anzugeben.

• Spalte Einheit: Hier kann aus der Auswahl eine physikalische Einheit angegeben werden. Diese Angabe hat keine Wirkung, wird jedoch überall bei den entstehenden Objekten angezeigt und verbessert die Übersicht bei der Handhabung vieler Objekte.

• Zeile Vorschau: In diesem Beispiel ist das Modbus Gerät mit dem Timberwolf Server verbunden, das Modbus Subsystem ist aktiv und wurde unter Live Diagnostik zusammen mit der Geräteadresse angegeben. Damit aktiviert der Modbus Profil Editor den Live-Check, was hier durch das Symbol des grünen pulsierenden Herzen Herzens gekennzeichnet wird. Durch Klick auf dieses Symbol wird der aktuelle Registerwert geladen, entsprechend der zuvor eingegebenen Formatierung dekodiert und die getroffenen Einstellungen werden Live - und bei jeder Änderung im Assistenten erneut - berechnet. Auf diese Weise können Sie Ihre Parameter und den errechneten Objektwert auf Plausibilität prüfen.

GESAMTE DEFINITION UNTER REGISTER UND APPLIKATIONEN

Die oben beschriebenen Eingaben für dieses Beispiel sehen in der Gesamtansicht nun so aus:

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