Frage:

Wofür dienen die Datenleitungen des Modbus RS-485 Moduls meines Ethernet basierten Fernwirksystems?

Antwort:

Bei RS-485 handelt es sich um differentielles Signalverfahren. Das bedeutet, dass auf beiden Leitungen die gleichen Daten (fern-) übertragen werden. Dies erfolgt jedoch in genau entgegengesetzter Polarität.
 

Wenn auf dem einem Draht Logik 1 vorhanden ist, wird es auf dem anderen Draht Logik 0 übertragen. Durch die Übertragung dieser beiden entgegengesetzten Signale auf einem verdrillten Leitungspaar, können hohe Datenraten (Baudraten) realisiert werden. Eine Kabellänge von bis zu 1.200 Metern wird unterstützt. Eventuelle induzierte Störquellen (Rauschen) werden durch die beiden entgegengesetzten Polaritätssignale gleichermaßen aufgehoben.


Frage:

Wie viele Geräte dürfen sich in einem Modbus RS485 Netzwerk befinden?

Antwort:

Die maximale Anzahl der Geräte darf bis zu 32 Stück betragen. Sofern Sie zusätzliche IP-fähige Sensoren und I/O Kontakte mit Ihrem SNMP-kompatiblen Monitoring System überwachen, empfehlen die Ingenieure von Didactum den Anschluss von maximal 16 Modbus RS485-Geräten.


Frage:

Warum ist eine Signalmasse bei Modbus RS485 Datenleitungen erforderlich?

Antwort:

Eine Signalmasse ist zwingend erforderlich, da die Daten elektrisch übertragen werden und vereinfacht gesagt ein Rückkanal erforderlich ist.


Frage:

Mein Modbus Signalkabel ist geschirmt und an einem Ende geerdet. Ist somit bereits eine Signalmasse vorhanden?

Antwort:

Ein geschirmtes Kabel an sich stellt keine Signalmasse dar. Wenn das geschirmte Kabel nur an einem Punkt angeschlossen wurde, so ist die Verdrahtung korrekt. Es ist keine Signalmasse vorhanden, wenn kein dritter Leiter (an beiden Enden des Kabels) angeschlossen wurde. Zählt man den Schirm als Leiter, so sind insgesamt vier Leiter erforderlich.


Frage:

Wieso kann eine Datenübertragung auch mit 2 Drähten funktionieren?

Antwort:

Wenn das Gerät über eine nahegelegene Stromversorgung eine gemeinsame Masse bekommt, kann u.U. auch eine 2-Draht RS-485 Leitung funktionieren. Ohne Erdung funktioniert dies nur über eine sehr kurze Strecke. In diesem Fall bildet der RS-485 Sender-Empfänger-Chip eine eigene "virtuelle" Erdung. Diese entsteht durch Ströme innerhalb der Halbleiter des Chips. Hier darf jedoch nur eine sehr geringe Gleichspannung vorhanden sein. Die Spezifikation für die Gleichstromspannung, die der RS-485-Sender-Empfänger-Chip toleriert, ist in den Datenblättern des jeweiligen Chipherstellers angegeben. Eine solche Lösung ist aus unserer Sicht wenig praktikabel.


Frage:

Können Sie uns ein geeignetes RS485 Kabel nennen?

Antwort:

Wir können hier leider nicht auf die einzelnen Spezifikationen der vielen Kabelhersteller eingehen. Werfen Sie jedoch einen Blick in die Datenblätter der jeweiligen Kabel. Hier finden Sie Informationen für die Datenübertragungsraten und die möglichen Kabellängen. Beachten Sie, dass die meisten Kommunikationsausfälle und Störungen auf  eine mangelhafte Signalmasse zurückzuführen sind


Frage:

Was ist mit Erdschleifen, die beim Anschluss der Signalmasse entstehen?

Antwort:

Um den Masseschleifenstrom zu begrenzen, empfiehlt die EIA-485-Spezifikation die Verwendung von 100-Ohm-Widerständen in Reihe zwischen jeder Signalmasseverbindung. Dadurch wird eine Signalmasse bereitgestellt, die ausreicht, um die Potentialunterschiede auszugleichen.


Frage:

Wie löst man das Signalmasseproblem bei hohen Gleichtaktpotentialen?

Antwort:

Verwenden Sie in einem solchen Fall optisch isolierte RS-485 Repeater. Ein solcher Repeater verfügt über 2 Datenleitungen auf jeder Seite. Jede Seite hat ihren eigenen Signal-Masseanschluss, der für eine zuverlässige Datenkommunikation erforderlich ist. Intern benötigt der RS485 Repeater zwei isolierte Stromversorgungen, wobei eine davon in der Regel intern unter Verwendung eines Transformators mit hoher Isolationsfähigkeit erzeugt wird. Die Daten werden über Optokoppler übertragen. Die Isolationswerte dieser Repeater liegen üblicherweise im Bereich von 500 bis 2000 Volt.


Frage:

Welche Art von Kabeln benötige ich?

Antwort:

Wichtig ist, dass beide Datenleitungen verdrillt sind. Sie erreichen keine für RS485 ausreichende Rauschunterdrückung, wenn kein Twisted Pair zum Einsatz kommt. Da ein einzelnes verdrilltes Paar mit einem dritten Einzelleiter oftmals nicht leicht verfügbar ist, sollten  zwei verdrillte Paare beschafft werden. Häufig wird der Einsatz von geschirmten Kabel empfohlen. Die Abschirmung schützt die Signale vor sog. Störgeräuschen, Übersprechen und vor anderen elektrischen Geräten. Die Drahtstärke wird in Gauge angegeben. Typsicherweise beträgt diese ca. 22 Gauge. Wichtig ist es, sowohl den Widerstand als auch die Kapazität so gering wie möglich zu halten. Je länger die Verkabelung ist, desto wichtiger ist es, dass ein hochwertiges Kabel verwendet wird. Fragen Sie nach Kabeln, die speziell für  Datennetze entwickelt wurden.


Frage:

Wie kann ich mehrere RS-485-Geräte an das gleiche Netzwerk anschließen?

Antwort:

Es ist zwingend darauf zu achten, dass man die RS485 Geräte nicht nach dem Zufallsprinzip verkabeln darf. Achten Sie auf eine sehr geordnete Kabelkette mit gleichmäßigen Abständen zwischen den RS485 Geräten.


Frage:

Muss die RS485 Verkabelung terminiert werden?

Antwort:

Obwohl bei kurzen (Kabel-) Strecken RS485 Geräte u.U. auch ohne Terminierung funktionieren können, müssen an den beiden hinteren Enden der Leitungen je ein 120 Ohm Abschlusswiderstand installiert werden. Diese Terminierung ist erforderlich, um Reflexionen auf der Leitung zu vermeiden. Eine nicht vorhandene Terminierung kann zu Kommunikationsfehlern führen. Per Protokoll sind Modbus RTU- und BACnet MS/TP-Geräte verpflichtet, keine Kommunikation aufzubauen, wenn Signale nicht ausreichend erkannt werden.


Frage:

Ist das Modbus RS485 Modul von Didactum mit einem Line Bias / einer Leitungsvorspannung ausgestattet?

Antwort:

Ja. Die Erweiterungsplatine besitzt eine integrierte Leitungsvorspannung. Diese ist immer eingeschaltet.


Frage:

Wie prüfe ich die Signalpolarität meiner RJ485 Datenleitung?

Antwort:

Sowohl die Hersteller der vielen RS485 Chips, als auch die RS-485-Spezifikation (EIA-485) bezeichnen die beiden Datenleitungen als A und B. Auch wenn Ihre Datenverbindungen mit A und B gekennzeichnet sind, besteht die Möglichkeit, dass diese falsch gekennzeichnet sind. Dies ist davon abhängig, ob der Konstrukteur die Chip-Spezifikation oder die Protokollspezifikation berücksichtigt hat. Um diese Verwirrung zu vermeiden, sind viele Modbus RS485 Geräte mit "+" und "-" gekennzeichnet. Wenn Sie sich über die Polarität der Datenleitung nicht sicher sind und davon ausgehen, dass alles andere korrekt ist, versuchen Sie ganz einfach, die Datenleitungen zu tauschen. Hier finden Sie dann schnell heraus, ob Ihre Modbus RS485-Geräte erfolgreich kommunizieren. Die Modbus RS485 Geräte werden bei einer vertauschten Datenleitung nicht beschädigt.


Frage:

Welche Bedeutung hat der  „Master“ in einem Modbus RTU Netzwerk?

Antwort:

Das „MS" in BACnet MS/TP steht für „Master/Slave“. Bei MS/TP sind alle Geräte abwechselnd Master und Slave. Die einzige Anforderung ist, dass alle Geräte im Netzwerk eindeutige MAC-Adressen (auch Stations-IDs genannt) sowie eindeutige Geräte-IDs aufweisen müssen. Modbus RTU funktioniert ebenfalls nach dem Master/Slave Prinzip. Jedoch darf es nur einen einzigen Master innerhalb eines Modbus-RTU-Netzwerks geben. Alle anderen Modbus RS485-Geräte müssen Slaves sein! Darüber hinaus muss jeder Slave eine eindeutige Adresse besitzen. Dadurch wird vermieden, dass mehrere Slaves gleichzeitig antworten.