DOCA0172ZH-09

Modbus 网关功能

简介

EcoStruxure Panel Server 实现 Modbus 网关功能。它可以对来自上游所连接的 Modbus TCP/IP 客户端的请求做出响应,使得每个客户端能够同时访问来自通过 IEEE 802.15.4 无线网络或 Modbus-SL 有线网络(UniversalAdvanced 型号)连接的下游设备的数据。连接到一个 Panel Server 的 Modbus TCP/IP 设备的最大数量为 128 个,包括物理连接到 Panel Server 的设备和连接到子网关的任何类型的设备。

Modbus 协议通过主站(客户端)和从站(服务器)之间的请求-应答机制来交换信息。主站-从站原理是一个用于通信协议的模式,其中一个设备(主站)控制一个或多个其它设备(从站)。Modbus 客户端 ID 先前称为主站,Modbus 服务器 ID 先前称为从站

可用性

与型号有关的 Panel Server EntryUniversalAdvanced 上提供了此功能。 限制。

Modbus 网关功能

Panel Server 实现设备 ID 为 255 的自有 Modbus 寄存器,以提供其自己的标识信息。因此,Panel Server 具有自己的寄存器表(请参阅 DOCA0241EN EcoStruxure Panel Server  - Modbus File )。

Panel Server 充当 Modbus-SL 转 Modbus TCP/IP 的透明网关。它将设备 ID X 上接收的 Modbus TCP/IP 请求转换为在服务器 ID X 上发送的 Modbus-SL 请求。从下游设备获得的响应随后则转发到 Modbus TCP/IP 客户端上游。

缺省情况下,现成的 Modbus 网关使用 Modbus TCP/IP 请求中的单元 ID 作为物理 Modbus-SL 设备的单元 ID /服务器 ID。

对于 Modbus TCP/IP 设备,在执行调试时,会将虚拟服务器 ID 添加到 Modbus TCP/IP 设备,以允许在单独拓扑的情形下执行访问,或启用 Modbus TCP 代理功能。

Panel Server 按配对的 IEEE 802.15.4 无线设备实现一系列虚拟 Modbus 寄存器表。每当有新无线设备与 Panel Server 配对时,设备便会自动分配虚拟 Modbus 服务器 ID。为第一个配对的无线设备分配的虚拟服务器 ID 为 100。每个后续无线设备逐一获取下一个虚拟 ID,每当配对一个新设备时,ID 号值自动加一。如需详细了解所支持的无线设备的寄存器,请参阅文档 DOCA0241EN EcoStruxure Panel Server  - Modbus File

为避免物理 Modbus-SL 设备的服务器 ID 与无线设备的虚拟服务器 ID 发生冲突,可以通过 EcoStruxure Power Commission 软件或 Panel Server 网页来更新虚拟服务器 ID(选择 Settings > Wireless devices ,然后选择一个已连接的设备,并更改 Modbus virtual > Virtual server ID 中的值)。

注: Modbus 网关功能不应与网络网关或路由器混淆。Panel Server 在网络 (IP) 层不执行路由和转发。

Modbus 单元 ID / 服务器 ID 和虚拟服务器 ID 的定义

如要使外部 Modbus TCP/IP 客户端能够访问连接到 Panel Server 的设备,每个设备必须具有被称为虚拟服务器 ID 的唯一 ID。

虚拟服务器 ID 在以下情况下自动分配:

  • 无线设备连接到 Panel Server 时。

  • 创建设备并将其关联到设备单元 ID /服务器 ID 时。

设备 ID / 服务器 ID 是以下任一种 ID:

  • 连接到 RS485 串行端口的任何设备的已配置设备 ID,

  • 已连接的 Modbus TCP/IP 设备的已配置单元 ID,或者

  • 将设备连接到以太网网络的 Modbus TCP/IP 网关所使用的单元 ID。

在发现或添加下游设备时,Panel Server 按照以下规则分配虚拟服务器 ID

  • 对于 Modbus-SL 设备,如果其他设备尚未将物理服务器 ID / 单元 ID(也称为 Modbus 地址)用作虚拟服务器 ID,则会将此 ID 分配作为虚拟服务器 ID。否则,将从虚拟服务器 ID 1 开始分配 1-247 范围内的第一个可用虚拟服务器 ID。

  • 对于无线设备,将从虚拟服务器 ID 100 开始提供 1-247 范围内的第一个可用虚拟服务器 ID。

  • 对于 Modbus TCP/IP 设备,将从虚拟服务器 ID 200 开始提供 1-247 范围内的第一个可用虚拟服务器 ID。

重要: 建议在 1-99 范围内设置 Modbus-SL 设备的 Modbus 物理地址。

根据这一建议,在 Modbus-SL 设备少于 100 台、无线设备少于 100 台、Modbus TCP/IP 设备少于 48 台的大多数配置中,将按如下方式自动提供虚拟服务器 ID:

  • Modbus-SL 设备的物理服务器 ID 将被分配作为 1-99 范围内的虚拟服务器 ID。

  • 无线设备的虚拟服务器 ID 将在 100-199 范围内。

  • Modbus TCP/IP 设备的虚拟服务器 ID 将在 200-247 范围内。

虚拟服务器 ID 可以使用 EcoStruxure Power Commission 软件或在 Panel Server 网页上进行更改(请参阅 Modbus 发现设置)。虚拟服务器 ID 必须是唯一的。

EcoStruxure Power Commission 软件和 Panel Server 网页为每个设备提供以下信息(请参阅添加 Modbus 设备):

  • 虚拟服务器 ID

  • 连接:

    • Modbus-SL 设备的单元 ID / 服务器 ID

    • 远程设备的 IP 地址和 Modbus TCP/IP 设备的单元 ID / 服务器 ID

    • 用于无线设备的 RFID

  • 设备类型,如设备设置中所定义

有关如何管理虚拟服务器 ID 冲突的说明,请参阅 Modbus 服务器 ID 冲突和解决示例

有关如何使用虚拟服务器 ID 根据通讯架构访问下游设备中的数据的示例,请参阅 Modbus 路由示例

Modbus TCP/IP 服务激活

为了帮助增强数据访问的安全性并避免来自上游连接的设备数据遭到恶意访问,可以在Panel Server 网页的 Settings > Network communication > Services > Service activation 处,启用/禁用每个端口 (ETH1/ETH2(非 Entry 型号)/Wi-Fi) 的 Modbus TCP/IP 服务器。

如果接口用于连接 EcoStruxure Power Commission 软件或监视软件(如 SCADA),请勿禁用端口 ETH1ETH2 或 Wi-Fi 上的 Modbus 服务。

为上游连接禁用了 Modbus TCP/IP 服务的架构的典型应用示例:

架构

Modbus TCP/IP 服务配置

Panel Server 连接到 Panel Server 网页、Modbus 和无线设备

如要仅允许访问上游应用程序(如 Web 浏览器),建议禁用以太网端口和 Wi-Fi 接口上的 Modbus 服务。这样可避免下游设备遭到恶意访问。

Panel Server 连接到云,并在单独模式下连接到 Modbus 和无线设备

在单独模式下配置以太网网络时,建议:

  • 禁用 Panel Server ETH1 端口上的 Modbus 服务,以避免下游设备的数据遭到恶意访问。

  • 只有在需要通过 EcoStruxure Power Commission 软件连接 ETH2 上的 Modbus TCP/IP 客户端时,才启用Panel Server ETH2 端口上的 Modbus 服务,以允许从下游设备进行数据采集。

Modbus 服务器 ID 冲突与解决办法

利用上述发现和添加机制,Panel Server 将始终为每个设备分配一个可用且唯一的虚拟服务器。

但是,在执行调试时,可以将同一虚拟服务器 ID 分配给两个设备。

如要解决此问题,请将两个设备之一中的虚拟服务器 ID 更新为可用的服务器 ID。

Modbus 服务器 ID 冲突与解决办法的示例

在以下示例中,Panel Server 用作网关,其具有安装在配电盘中的以下设备:

  • 一个 PM3250 功率计,它通过 Modbus-SL 通信,且配置的服务器 ID 为 100

  • 一个 PowerTag Energy

请注意以下将引起冲突的操作,并了解如何解决:

  1. 将所配置的服务器 ID 为 100 的 PM3250 功率计连接到 Panel Server 上的 RS485 Modbus 通讯端口。

  2. 打开 Panel Server 电源。

  3. 通过上游连接的监控工具,可以向设备 ID 为 100 的 Panel Server Modbus 服务器发送 Modbus TCP/IP 请求,从而访问 PM3250 的 Modbus 寄存器。

  4. 通过 EcoStruxure Power Commission 软件,发现 Panel Server ,并访问 Panel Server 主页,期间不执行 Modbus-SL 设备发现。通过无线设备发现卡,启动首次无线设备发现。然后便会发现 PowerTag Energy 传感器,并将其与 Panel Server 配对。

    结果:PowerTag Energy 传感器自动分配虚拟服务器 ID 100。由于这个 ID 与 PM3250 的相同,因此便存在冲突。

  5. 如果向设备 ID 为 100 的 Panel Server Modbus 服务器发送 Modbus TCP/IP 请求,则:

    • PowerTag Energy 的虚拟寄存器将可用。

    • 您将无法再向 PM3250 功率计发送请求。

    • PM3250 功率计现在被虚拟设备掩蔽。

  6. 为了解决这种情况,您需要将虚拟服务器 ID 更新为除 100 之外的任意值。可以使用 EcoStruxure Power Commission 软件,通过无线设备配置,来实现这一目的。

Modbus TCP/IP 代理

Panel Server 可以充当连接到 Panel Server 的 Modbus TCP/IP 设备的 Modbus TCP 代理。此功能可用于同时将多个设备连接到提供单一 TCP/IP 连接的 TCP/IP 设备。

利用此功能,上游通讯系统可建立 Panel Server 所需的 TCP/IP 连接数。这通过使用由 Panel Server 管理的 Modbus TCP/IP 设备的虚拟服务器 ID 来实现。Panel Server 与下游 Modbus TCP/IP 设备建立单一连接。

有关 Modbus 路由和虚拟 Modbus 服务器 ID 分配的更多信息,请参阅 Modbus 路由示例

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