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Wie man Modbus-Kommunikation testet - Modbus-Debugging-Tool

Olga Weis Olga Weis

Modbus ist ein Kommunikationsprotokoll, das weit verbreitet in industriellen Automatisierungssystemen, Smart-Home-Setups und automatisierten Netzwerken für kleine Objekte wie Lagerhäuser und Gewächshäuser verwendet wird. Dieses Protokoll erleichtert die Verbindung verschiedener Gerätearten mit einem Heimcomputer. Projekte wie Arduino und Raspberry Pi haben das Interesse an Robotik und Automatisierungsaufgaben erheblich gesteigert. Dieses wachsende Interesse hat wiederum dazu beigetragen, dass Modbus sowohl bei Hobbyisten als auch bei Fachleuten immer beliebter wird.

Inhalt

  1. Entwicklung und Testen von Modbus-Geräten
  2. Effiziente Modbus-Testsoftware
  3. Modbus-Debugging-Tool für Automatisierungssysteme

Dieser Artikel behandelt die wichtigsten Merkmale der verfügbaren Software- und Hardwarelösungen für das Testen und Debuggen von Modbus.

Entwicklung und Testen von Modbus-Geräten


Experten verwenden spezialisierte Software- und Hardwaretools, um Modbus RTU-Geräte zu entwickeln und zu debuggen. Was die Hardware betrifft, ist die einfachste Lösung ein RS485/USB-Konverter. Von allen Geräten dieser Art ist die effizienteste Lösung MOXA UPORT 1130/UPORT 1150. Das Gerät ist benutzerfreundlich und erfordert minimale Fähigkeiten für den Zusammenbau. Es gibt auch komplexere Lösungen wie Ethernet/RS-485 (zum Beispiel NPORT von MOXA).

MOXA UPORT 1130/UPORT 1150

In der Praxis wird bei der Entwicklung von Modbus RTU-Geräten häufiger die Slave-Funktion implementiert. Slave-Geräte umfassen verschiedene Sensoren, gesteuerte Relais, I/O-Module usw. Master-Geräte werden seltener erstellt. In Automatisierungsnetzwerken wird die Master-Funktion in der Regel entweder von einem Controller ausgeführt, der bereits einen Modbus-Stack implementiert hat, oder von einem OPC-Server/SCADA-System, das mit einem Modbus-Treiber ausgestattet ist.

Effiziente Software für Modbus-Tests


Tests können auf verschiedenen Ebenen der Entwicklung von Modbus-Geräten durchgeführt werden. Die Modbus-Testsoftware und Hardwarelösungen unterscheiden sich je nach Entwicklungsstufe und Testzweck.

Modbus test software

Im Verlauf der Entwicklung kann eine Situation auftreten, in der ein Gerät eine Anfrage erhält und darauf reagiert (dies kann entweder durch die LEDs für Paketempfang/-übertragung angezeigt werden, wenn solche Elemente im Design vorgesehen sind, oder durch den Einsatz eines Debuggers mit gesetztem Haltepunkt erkannt werden), aber die Daten nicht im Terminal oder einem anderen spezialisierten Programm angezeigt werden. In diesem Fall benötigen Sie einen speziellen Serial Port Sniffer.

Serial Port Monitor ist eine der besten verfügbaren Modbus-Testsoftware. Diese Modbus-Lösung kann problemlos alle seriellen Daten lesen und aufzeichnen, die über die COM-Ports des Systems übertragen werden. Die erweiterte Funktionalität der App ermöglicht das Erfassen von Daten in Echtzeit, sodass ein Entwickler alle Probleme beheben kann, sobald sie erkannt wurden.

Dieses Modbus-Testtool kann im Terminalmodus arbeiten, der die Übertragung von Daten von einem überwachten COM-Port zu einem darin eingefügten Gerät emuliert. Diese Option ist besonders praktisch für den Modbus-Kommunikationstest, da sie es ermöglicht, die Reaktion eines bestimmten Geräts auf einen bestimmten Befehl und Daten zu beobachten.

Was unser Kunde sagt:

“Ich habe diese Software verwendet und fand sie unglaublich benutzerfreundlich. Sie erfüllte alle meine Erwartungen. Als Elektronikingenieur habe ich die Software genutzt, um mit meinen Geräten zu Hause, wie meiner VMC, zu kommunizieren und zu analysieren. Ich plane, ein Anzeigemodul und ein Steuerungssystem mit dieser Anwendung zu erstellen. Außerdem habe ich sie bei der Arbeit mit Industrieanlagen genutzt. Als Wartungstechniker für Radioaktivitätsmess- und Überwachungsgeräte in Kernkraftwerken, die von der Firma MIRION entwickelt wurden, verwenden wir einen Serial Port Monitor Modbus-Daten-Test.”
— AMBROSINI Frédéric

Die spezialisierte Software ist besonders hilfreich, wenn es nicht nur darum geht, zu überprüfen, ob ein Gerät funktioniert (d.h. korrekt auf Anfragen reagiert), sondern auch die Ausfallzeit zu messen.

Die Modbus-Tester-Lösung ermöglicht das Protokollieren der eingehenden und ausgehenden Datenströme. Außerdem können alle gesammelten Daten in verschiedenen Ansichten (Tabelle, Linie, Dump, Terminal) angezeigt werden, was den Vergleich und die Analyse vereinfacht.

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Debugging von Automatisierungssystemen auf Basis von Modbus-Geräten


Es gibt weitaus mehr Spezialisten, die Automatisierungssysteme und Geräte, die das Modbus-Protokoll unterstützen, debuggen als solche, die diese Geräte entwickeln. Daher werden die Anforderungen an Modbus-Software je nach den Aufgaben etwas unterschiedlich sein.

Wenn es notwendig ist, einen Controller mit einem einzelnen Slave-Gerät zu verbinden, kann eine serielle Kommunikation über einen RS-485/USB-Konverter, einen PC und spezialisierte Software oder ein Terminal hergestellt werden. In diesem Fall sind keine langen Tests erforderlich, gefolgt von der Analyse zahlreicher Log-Dateien. Die Logik des Betriebs und das Set von Werkzeugen wird sich also nicht von denen unterscheiden, die in der Testphase der Entwicklung von Slave-Geräten verwendet wurden.

Wenn Sie bereits ein fertiges Netzwerk von Geräten haben, können die folgenden Aufgaben unterschieden werden:

  • Überprüfung der Funktionsfähigkeit aller Geräte im Netzwerk (d.h. Kommunikation mit jedem einzelnen Gerät und Überprüfung der Richtigkeit seiner Antwort);
  • Lasttest (Ermittlung der maximalen Betriebsfähigkeit des Geräts). Es wird empfohlen, mehrere Sitzungen durchzuführen und die gesammelten Daten auf Fehler, Nichtantworten, Datenkorruption usw. zu analysieren.

Um diese Aufgaben zu erfüllen, benötigen Sie entweder ein Terminal mit der Möglichkeit, eine Anfrage-Liste zu erstellen, oder ein spezialisiertes Tool wie Modbus Poll, einen Modbus-Master-Simulator, der das gleichzeitige Überwachen mehrerer Modbus-Slaves und/oder Datenbereiche ermöglicht.

Herausforderungen der Modbus-Kommunikation

Einige Modbus-Geräte können besondere RS-485-Schnittstelleneinstellungen haben (die Anzahl der Datenbits, Parität und die Anzahl der Stoppbits). Geräte mit unterschiedlichen Einstellungen können nicht im selben Netzwerk mit demselben Master arbeiten. Das praktischste Tool zum Testen und Konfigurieren solcher Geräte ist ein Terminalprogramm, das einen schnellen Wechsel zwischen vorinstallierten Portparametern unterstützt oder mit mehreren Leitungen gleichzeitig arbeitet.

Eine weitere Herausforderung ist der Datenaustausch mit einem Gerät, das über ein Protokoll arbeitet, das von der Standard-Spezifikation von Modbus RTU abweicht. Beispielsweise kann das Protokoll des Slaves logisch ähnlich wie Modbus sein (Paketstruktur, Timeouts usw.), aber Funktionen jenseits des Standards verwenden.

In diesem Fall ist es eine gute Idee, entweder Modbus Poll zu verwenden, das das Erstellen beliebiger Anfragen ermöglicht, oder ein Terminal, das ähnliche Funktionen unterstützt.

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