DOCA0172DE-12

Modbus-Gateway-Funktion

Einführung

Der EcoStruxure Panel Server implementiert eine Modbus-Gateway-Funktion. Er kann Requests bedienen, die von den vorgeschalteten Modbus TCP/IP-Clients empfangen werden, sodass jeder Client gleichzeitig auf Daten von nachgeschalteten Geräten zugreifen kann, die entweder über das drahtlose IEEE 802.15.4-Netzwerk (je nach Modell) oder das verdrahtete Modbus SL-Netzwerk (Modelle Universal und Advanced ) verbunden sind. Die maximale Anzahl an Modbus TCP/IP-Geräten, die mit einem Panel Server verbunden sind, beträgt 128. Dazu gehören Geräte, die physisch mit dem Panel Server verbunden sind, und alle Arten von Geräten, die mit einem untergeordneten Gateway verbunden sind. Weitere Informationen finden Sie unter Maximale Konfiguration .

Das Modbus-Protokoll tauscht mithilfe eines Request-Antwort-Mechanismus Informationen zwischen einem Client (früher Master) und einem Server (früher Slave) aus. Das Client-Server-Prinzip ist ein Modell für ein Kommunikationsprotokoll, bei dem ein Gerät (der Client) ein oder mehrere andere Geräte (die Server) steuert. Die Modbus-Client-ID wurde zuvor als Master, die Modbus-Server-ID als Slave bezeichnet.

Verfügbarkeit

Diese Funktion ist verfügbar für Panel Server Entry , Universal und Advanced .

Modbus-Gateway-Funktion

Der Panel Server implementiert seine eigenen Modbus-Register, die unter der Geräte-ID 255 verfügbar sind, um seine eigenen Identifizierungsinformationen bereitzustellen. Daher hat der Panel Server eine eigene Registertabelle (siehe DOCA0241EN EcoStruxure Panel Server  - Modbus File ).

Der Panel Server fungiert als transparentes Modbus SL-zu-Modbus TCP/IP-Gateway. Er konvertiert Modbus TCP/IP-Requests, die über die Geräte-ID X empfangen werden, in Modbus SL-Requests, die über die Server-ID X gesendet werden. Die von den nachgeschalteten Geräten erhaltenen Antworten werden dann an den Modbus TCP/IP-Client weitergeleitet.

Standardmäßig verwendet das Modbus-Gateway die Geräte-ID im Modbus TCP/IP-Request als Geräte-ID/Server-ID des physischen Modbus SL-Geräts.

Bei Modbus TCP/IP-Geräten wird bei der Inbetriebnahme eine virtuelle Server-ID zu einem Modbus TCP/IP-Gerät hinzugefügt, um den Zugriff bei einer getrennten Topologie oder die Aktivierung der Modbus TCP-Proxy-Funktion zu ermöglichen.

Der Panel Server implementiert eine Reihe virtueller Modbus-Registertabellen pro gekoppeltem IEEE 802.15.4-Wireless-Gerät. Jedes Mal, wenn ein neues Wireless-Gerät mit dem Panel Server gekoppelt wird, wird dem Gerät automatisch eine virtuelle Modbus-Server-ID zugewiesen. Dem ersten gekoppelten Wireless-Gerät wird die virtuelle Server-ID 100 zugewiesen. Jedes nachfolgende Wireless-Gerät erhält die nächste virtuelle ID, die automatisch um eins erhöht wird, wenn ein neues Gerät gekoppelt wird. Detaillierte Informationen zu den Registern unterstützter Wireless-Geräte finden Sie in der Kalkulationstabelle DOCA0241EN EcoStruxure Panel Server  - Modbus File .

Um Konflikte zwischen den Server-IDs der physischen Modbus SL-Geräte und den virtuellen Server-IDs der Wireless-Geräte zu vermeiden, ist es möglich, die ID des virtuellen Servers über die Software EcoStruxure Power Commission oder die Panel Server -Webseiten zu aktualisieren (wählen Sie dazu Einstellungen > Drahtlose Geräte und dann ein verbundenes Gerät aus und ändern Sie den Wert in Modbus virtuell > Virtuelle Server-ID ).

HINWEIS: Die Modbus-Gateway-Funktion sollte nicht mit einem Netzwerk-Gateway oder einem Router verwechselt werden. Der Panel Server führt kein Routing und keine Weiterleitung auf der Netzwerkschicht (IP) durch.

Definition der Modbus-Geräte-ID/Server-ID und der virtuellen Server-ID

Damit ein externer Modbus TCP/IP-Client auf ein mit dem Panel Server verbundenes Gerät zugreifen kann, muss jedes Gerät über eine eindeutige ID mit der Bezeichnung Virtuelle Server-ID verfügen.

Die virtuelle Server-ID wird automatisch zugewiesen:

  • wenn ein Wireless-Gerät mit dem Panel Server verbunden wird.

  • immer dann, wenn ein Gerät erstellt und mit einer Geräte-ID/Server-ID verknüpft wird.

Die Geräte-ID/Server-ID entspricht:

  • der konfigurierten Geräte-ID aller an den seriellen RS485-Port angeschlossenen Geräte,

  • der konfigurierten Geräte-ID eines angeschlossenen Modbus TCP/IP-Geräts oder

  • der Geräte-ID, die von einem Modbus TCP/IP-Gateway verwendet wird, das ein Gerät mit einem Ethernet-Netzwerk verbindet.

Der Panel Server weist die virtuelle Server-ID nach den folgenden Regeln zu, wenn ein nachgeschaltetes Gerät erkannt oder hinzugefügt wird:

  • Wenn bei Modbus SL-Geräten die ID des physischen Servers/Geräts (auch Modbus-Adresse genannt) nicht bereits von einem anderen Gerät als virtuelle Server-ID verwendet wird, wird sie als virtuelle Server-ID zugewiesen. Andernfalls wird die erste verfügbare virtuelle Server-ID im Bereich 1-254 ab ID 1 zugewiesen.

  • Bei Wireless-Geräten wird die erste verfügbare virtuelle Server-ID im Bereich 1-254 beginnend mit der ID 100 übergeben.

  • Für Modbus TCP/IP-Geräte wird die erste verfügbare virtuelle Server-ID im Bereich 1-254 beginnend mit der ID 200 übergeben.

WICHTIG: Es wird empfohlen, die physische Modbus SL-Adresse von Modbus SL-Geräten im Bereich 1-99 einzustellen.

Gemäß dieser Empfehlung wird in den meisten Konfigurationen mit weniger als 100 Modbus SL-Geräten, weniger als 100 Wireless-Geräten und weniger als 48 Modbus TCP/IP-Geräten automatisch die virtuelle Server-ID wie folgt übergeben:

  • Modbus SL-Geräten wird ihre physische Server-ID als virtuelle Server-ID im Bereich 1-99 zugewiesen.

  • Die virtuelle Server-ID von Wireless-Geräten liegt im Bereich 100-199.

  • Die virtuelle Server-ID von Modbus TCP/IP-Geräten liegt im Bereich 200-254.

Die virtuelle Server-ID kann mit der Software EcoStruxure Power Commission oder auf den Panel Server -Webseiten geändert werden (siehe Einstellungen für die Modbus-Erkennung ). Die virtuelle Server-ID muss eindeutig sein.

Die Software EcoStruxure Power Commission und die Panel Server -Webseiten stellen für jedes Gerät folgende Informationen bereit (siehe Hinzufügen von Modbus-Geräten):

  • Virtuelle Server-ID

  • Verbindung:

    • Geräte-ID/Server-ID für Modbus SL-Geräte

    • IP-Adresse für dezentrale Geräte und Geräte-ID/Server-ID für Modbus TCP/IP-Geräte

    • RFID für Wireless-Geräte

  • Gerätetyp gemäß Definition in den Geräteeinstellungen

Weitere Informationen zum Verwalten von Konflikten in Verbindung mit virtuellen Server-IDs finden Sie im Beispiel für einen Modbus-Server-ID-Konflikt und dessen Lösung.

Beispiele für die Verwendung der virtuellen Server-ID für den Zugriff auf Daten in nachgeschalteten Geräten gemäß der Kommunikationsarchitektur finden Sie unter Beispiele für Modbus-Routing.

Aktivierung des Modbus TCP/IP-Dienstes

Um die Sicherheit des Datenzugriffs zu erhöhen und einen böswilligen Zugriff auf Gerätedaten über eine vorgeschaltete Verbindung zu vermeiden, kann der Modbus TCP/IP-Server über die Schnittstelle (ETH1/ETH2 (nicht bei Modell Entry )/WiFi) auf den Panel Server -Webseiten unter Einstellungen > Netzwerkkommunikation > Services > Service-Aktivierung aktiviert/deaktiviert werden.

Deaktivieren Sie den Modbus-Dienst an Port ETH1, ETH2 oder WiFi nicht, wenn die Schnittstelle für die Verbindung der Software EcoStruxure Power Commission oder einer Überwachungssoftware wie SCADA verwendet wird.

Beispiele für typische Architekturen, bei denen der Modbus TCP/IP-Dienst für die vorgeschaltete Verbindung deaktiviert ist:

Architektur

Konfiguration des Modbus TCP/IP-Dienstes

Panel Server , verbunden mit den Panel Server -Webseiten und Modbus- und Wireless-Geräten

Um nur den Zugriff auf die vorgeschaltete Anwendung (z. B. einen Webbrowser) zu ermöglichen, wird empfohlen, den Modbus-Dienst an Ethernet-Ports und WiFi zu deaktivieren. Dadurch wird ein böswilliger Zugriff auf die nachgeschalteten Geräte vermieden.

Panel Server mit der Cloud und im getrennten Modus mit Modbus- und Wireless-Geräten verbunden

Wenn das Ethernet-Netzwerk im getrennten Modus konfiguriert ist, wird Folgendes empfohlen:

  • Deaktivieren Sie den Modbus-Dienst am Panel Server -Port ETH1, um einen böswilligen Zugriff auf die Daten der nachgeschalteten Geräte zu verhindern.

  • Aktivieren Sie den Modbus-Dienst am Panel Server -Port ETH2, um nur dann die Datenerfassung von den nachgeschalteten Geräten zu ermöglichen, wenn Sie einen Modbus TCP/IP-Client über die Software EcoStruxure Power Commission mit ETH2 verbinden müssen.

Modbus-Server-ID - Konflikt und Lösung

Mit dem oben genannten Erkennungs- und Additionsmechanismus weist der Panel Server jedem Gerät stets einen verfügbaren und eindeutigen virtuellen Server zu.

Es ist jedoch möglich, zwei Geräten bei der Inbetriebnahme dieselbe virtuelle Server-ID zuzuweisen.

Um dieses Problem zu beheben, aktualisieren Sie die virtuelle Server-ID in einem der beiden Geräte auf eine verfügbare Server-ID.

Beispiel für einen Modbus-Server-ID-Konflikt und dessen Lösung

Im folgenden Beispiel wird der Panel Server als Gateway verwendet, wobei folgende Geräte in der Schaltanlage installiert sind:

  • Ein PM3250-Stromzähler, der über Modbus SL kommuniziert und mit der Server-ID 100 konfiguriert ist

  • Ein PowerTag Energy

Beachten Sie die nachstehende Abfolge, die einen Konflikt erzeugt, und erfahren Sie, wie Sie diesen lösen können:

  1. Schließen Sie den PM3250-Zähler an, konfiguriert mit der Server-ID 100 für den RS485 Modbus-Kommunikationsport am Panel Server .

  2. Schalten Sie den Panel Server ein.

  3. Ausgehend vom vorgeschalteten Überwachungstool können Sie auf die Modbus-Register des PM3250 durch Senden von Modbus TCP/IP-Requests an die Geräte-ID 100 des Panel Server -Modbus-Servers zugreifen.

  4. Führen Sie über die Software EcoStruxure Power Commission die Erkennung des Panel Server durch und öffnen Sie die Panel Server -Startseite, ohne eine Modbus SL-Geräteerkennung durchzuführen. Starten Sie auf der Wireless-Geräteerkennungskarte zum ersten Mal eine Wireless-Geräteerkennung. Der PowerTag Energy -Sensor wird dann erkannt und mit dem Panel Server gekoppelt.

    Ergebnis: Dem PowerTag Energy -Sensor wird automatisch die virtuelle Server-ID 100 zugewiesen. Weil es dieselbe ID ist wie für PM3250, liegt ein Konflikt vor.

  5. Wenn Sie Modbus TCP/IP-Requests an die Geräte-ID 100 des Panel Server -Modbus-Servers senden:

    • Die virtuellen Register des PowerTag Energy sind verfügbar.

    • Sie können keine Requests mehr an den PM3250-Stromzähler senden.

    • Der PM3250-Stromzähler wird jetzt durch das virtuelle Gerät maskiert.

  6. Um dieses Problem zu beheben, müssen Sie die virtuelle Server-ID auf einen beliebigen Wert aktualisieren, mit Ausnahme von 100. Dies kann über die Wireless-Gerätekonfiguration mithilfe der Software EcoStruxure Power Commission erfolgen.

Modbus TCP/IP-Proxy

Der Panel Server kann als Modbus TCP-Proxy für ein mit dem Panel Server verbundenes Modbus TCP/IP-Gerät fungieren. Diese Funktion kann genutzt werden, um mehrere Geräte gleichzeitig mit einem TCP/IP-Gerät zu verbinden, das eine einzelne TCP/IP-Verbindung bereitstellt.

Mit dieser Funktion stellt das vorgeschaltete Kommunikationssystem so viele TCP/IP-Verbindungen her wie vom Panel Server benötigt werden. Dazu wird die virtuelle Server-ID des Modbus TCP/IP-Geräts verwendet, das vom Panel Server verwaltet wird. Der Panel Server stellt eine einzige Verbindung zum nachgeschalteten Modbus TCP/IP-Gerät her.

Weitere Informationen zum Modbus-Routing und zur Zuweisung virtueller Modbus-Server-IDs finden Sie unter Beispiele für Modbus-Routing.

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