Modbus-RTU-Sensor mit Peakboard adressieren: Ein Leitfaden von Grund auf

Peakboard bindet Modbus-Geräte über Modbus TCP an. Ein serieller Modbus-RTU-Sensor erreicht Peakboard deshalb über ein RTU-zu-TCP-Gateway: Du legst die beiden Datenleitungen des Sensors auf das Gateway, hängst das Gateway ins selbe LAN wie die Peakboard Box und trägst im Peakboard Designer die IP-Adresse des Gateways und die Unit ID des Sensors ein. Danach wählst du die Eingangsregister aus, setzt Multiplikator und Einheit – und der Messwert steht auf dem Bildschirm, ganz ohne Scripting.

Was Modbus eigentlich macht

Die Idee hinter Modbus ist, mehrere Sensoren an einen Bus zu hängen, wobei jeder Sensor eine eigene Adresse hat. Immer wenn der Master – eine SPS, in diesem Fall Peakboard – einen Wert will, sendet er ein Anfragepaket mit der Adresse des Sensors auf den Bus, und der Sensor antwortet mit seinen Daten. Schneider Electric hat das Protokoll in den späten 1970er Jahren erfunden, und es ist bis heute weit verbreitet – vor allem, weil es einfach genug ist, um auf nahezu jedem Gerät implementiert zu werden.

In welchem Registertyp steht dein Wert?

Je nach Art der Antwort organisiert Modbus den Datenaustausch in vier Hauptstrukturen:

• Diskreter Eingang – ein nur lesbares Bit, zum Beispiel ein Endschalter
• Coil beziehungsweise diskreter Ausgang – ein beschreibbares Bit, zum Beispiel ein Relais
• Halteregister – ein beschreibbares Register für Befehls- und Konfigurationswerte
• Eingangsregister – ein nur lesbares Register mit dem tatsächlichen Messwert des Sensors

Da wir Sensorwerte abfragen, ist das Eingangsregister das richtige.

Modbus RTU vs. Modbus TCP und die nötige Hardware

Die meisten Modbus-Sensoren sind RTU-Sensoren, die nur seriell kommunizieren. Dieser Standard heißt RS-485. Im Beispiel hier kommt ein Temperatur- und Feuchtesensor XY-MD02 mit RS-485-Kommunikation zum Einsatz. Neben den beiden Stromleitungen hat er genau zwei Kommunikationsleitungen.

Modbus TCP transportiert dasselbe Protokoll über gewöhnliches Ethernet, standardmäßig auf Port 502. Register, Adressen und Werte sind in beiden Fällen gleich – nur der Transportweg unterscheidet sich.

Warum du ein Modbus-RTU-zu-TCP-Gateway brauchst

Peakboard funktioniert am besten, wenn es ein Gerät über ein modernes Netzwerk erreicht, statt mit einzelnen Kabeln und serieller Kommunikation zu hantieren. Genau dafür ist ein Modbus-RTU-zu-TCP-Gateway da – ein Serial-to-Ethernet-Konverter: Er macht aus der seriellen Leitung etwas, das über ein gewöhnliches LAN-Kabel adressierbar ist. Das Protokoll selbst bleibt dasselbe, das Gateway ist rein ein physikalischer Konverter. Peakboard bindet über Modbus TCP an, und dieser Konverter macht jeden Modbus-Sensor dafür erreichbar und adressierbar. Der Sensor wird an den Konverter angeschlossen, der Konverter hängt im selben LAN wie die Peakboard Box und der Peakboard Designer. Ein Gateway bedient dabei alle Sensoren am selben RS-485-Bus – ein zweiter oder dritter Sensor bedeutet also nicht automatisch einen zweiten oder dritten Konverter.

Die Modbus-Datenquelle im Peakboard Designer konfigurieren

Verglichen mit dem eben beschriebenen Hardware-Aufbau ist die Software-Seite kurz. Zwei Dinge kommen in den Peakboard Designer:

• Die IP-Adresse des RTU-zu-TCP-Konverters
• Die Busadresse des Sensors innerhalb des Modbus-Bussystems – die Unit ID. In diesem Fall: 1

Anschließend legst du fest, dass mehrere Eingangsregister gelesen werden sollen und wie viele Datenpunkte zu erwarten sind – hier zwei, Temperatur und Feuchte. Im Idealfall funktioniert die Vorschau sofort und zeigt die Live-Werte an.

Werte formatieren, ohne eine Zeile Script

Modbus liefert ganze Zahlen, und wie sie zu interpretieren sind, entscheidet das Gerät. Dieser Sensor meldet die Temperatur in Zehntelgrad und die Feuchte in Zehntelprozent – eine rohe 224 bedeutet also 22,4 °C. Um das zu korrigieren, ist kein Scripting nötig: Die Standard-Formatierungsoptionen setzen Multiplikator, Maßeinheit und Anzahl der Dezimalstellen. Mehr ist es nicht.

Der Teil, den dir kein Leitfaden abnimmt

Wie dieser Artikel zeigt, ist Modbus über TCP wie über RTU gut beherrschbar – solange du deine Hardware gut kennst und die Grundlagen von Modbus verstehst. Wichtiger ist zu wissen, wie sich der Sensor im Kontext der seriellen Kommunikation tatsächlich verhält. Leider führt kein Weg daran vorbei, die Dokumentation jedes einzelnen Sensors zu lesen. Es gibt keinen Standard dafür, wie Werte adressiert und interpretiert werden. Jeder Hersteller hat seine eigene Implementierung.

Wie es weitergeht

Sobald die Messwerte in Peakboard sind, können sie auf ein Dashboard, mit anderen Quellen kombiniert und auch wieder ans Gerät zurückgeschrieben werden. Die Seite zur Modbus-Datenanbindung zeigt, was Peakboard über Modbus TCP liest und schreibt. Bei Maschinen, die bereits eine moderne Schnittstelle bieten, ist die OPC-UA-Datenanbindung meist der kürzere Weg, und die vollständige Übersicht der Datenanbindungen zeigt, was sonst noch auf demselben Bildschirm Platz findet. Den Peakboard Designer gibt es als kostenlosen Download, wenn du den Aufbau selbst ausprobieren willst.