Modbus-Server

Der eigene Modbus-TCP-Server der Station: seine Zeile in der Spalte Kommunikation, das Ein- und Ausschalten, sein Port und die verbundenen Clients, die Registertabelle, die Tags, Variablen der Logic und Alarmzustände bereitstellt, was ein Client liest und schreibt, ein durchgerechnetes Beispiel und was er nicht tut.

Der Modbus-Server lässt eine SPS, ein HMI oder ein Gebäudeleitsystem, das nur Modbus TCP spricht, die Tags, die Variablen der Logic und die Alarmzustände der Station lesen und die Tags und Variablen schreiben, die Sie freigeben. Er ist der zweite Weg, auf dem Daten die Station verlassen, neben dem eingebetteten OPC UA-Server, und er ist kein Treiber: Ein Treiber liest Geräte, der Modbus-Server dagegen wird von Geräten gelesen; er wartet darauf, dass sich eine SPS verbindet, und verbindet sich selbst nie mit irgendetwas. Sein Bereich sagt es unter dem Titel: "Beantwortet SPS, HMIs und Gebäudeleitsysteme, die über Modbus TCP lesen und schreiben. Es nimmt Verbindungen an und baut selbst nie eine auf."

Modbus kennt weder Benutzernamen noch Passwort: Wer den Port erreicht, liest jedes Register, das die Tabelle bereitstellt. Deshalb beginnt der Server ausgeschaltet, jede Zeile seiner Tabelle beginnt schreibgeschützt, und das Schreiben wird Zeile für Zeile erlaubt, von jemandem, der es so gewählt hat. Connector anzeigen liest die Seite; Connector konfigurieren ändert sie.

Die Zeile in der Spalte

Die Zeile Modbus-Server steht unter dem Ordner Server im Baum der Spalte Kommunikation, unter der Zeile des OPC UA-Servers, mit einem Server-Symbol, wo die Treiber einen Stecker zeigen. Sie ist immer da: Eine Station hat genau eine, und sie wird nie angelegt oder gelöscht. Das Suchfeld findet sie über ihren Namen, und die Zustands-Chips ordnen sie nach ihrem Zustand ein: Aus, solange der Server ausgeschaltet ist, Störungen, solange sein Port belegt ist oder er nicht lauschen konnte, sonst OK. Neben dem Namen sagt sie, was der Server gerade tut, und ein Punkt fasst es zusammen:

Der Punkt gehört allein dem Server: Er geht weder in die Zusammenfassung des Ordners Treiber noch in die Statusleiste ein, die von den Geräten handeln, die die Station liest. Die Zeile zu wählen öffnet den Bereich des Servers; seine Kopfzeile wiederholt den Zustand neben demselben Punkt. Die Befehle stehen auf der Befehlsleiste; die Zeile hat kein eigenes Menü.

Ein- und Ausschalten

Eingeschaltet zu sein ist eine Einstellung, die die Station behält, und das Lauschen folgt der Runtime:

Die Karte Port und Clients

Die erste Karte des Bereichs ist Port und Clients.

Ein Port, auf den der Server nicht wechseln kann, wird abgelehnt, bevor etwas gespeichert wird: Der Grund steht unter dem Feld, das Feld zeigt wieder den geltenden Port, und der Server bleibt, wo er war. Sechs Eingaben werden abgelehnt: eine Zahl außerhalb des Bereichs ("Der Port muss zwischen 1 und 65535 liegen."); der Port des Webservers, eingestellt unter Fernzugriff ("Port N ist bereits der Webserver. Wählen Sie einen anderen Port, oder verschieben Sie zuerst den Webserver."); der Port, auf den der Agentenzugriff auf der Seite Agent eingestellt ist, ob der Agentenzugriff an oder aus ist ("Port N ist bereits der Agentenzugriff. Wählen Sie einen anderen Port, oder verschieben Sie zuerst den Agentenzugriff."); der Port des OPC UA-Servers unter Konfiguration, ob er läuft oder gestoppt ist ("Port N ist bereits der OPC UA-Server. Wählen Sie einen anderen Port, oder verschieben Sie zuerst den Server."); der Port des MQTT-Brokers auf der Seite Connector, ob er ein- oder ausgeschaltet ist ("Port N ist bereits der MQTT-Broker. Wählen Sie einen anderen Port, oder verschieben Sie zuerst den MQTT-Broker."); und ein Port, den gerade etwas anderes auf diesem Rechner hält ("Port N ist auf diesem Rechner belegt. Schließen Sie, was ihn hält, oder wählen Sie einen anderen Port."). Die vier anderen Portfelder lehnen ihrerseits den Port dieses Servers ab. Der Grund bleibt unter dem Feld bis zum nächsten Port, den das Feld annimmt, oder bis die Zeile erneut gewählt wird.

Unter der Karte steht ein Hinweis: "Beantwortet jede Unit-ID. Andere Rechner erreichen diesen Server nur, wenn die Windows-Firewall TCP-Port 502 durchlässt: Das zu erlauben ist Ihre Entscheidung, und diese Station tut es nie von selbst."

Der Server nimmt höchstens 16 Clients gleichzeitig: Eine siebzehnte Verbindung wird geschlossen, sobald sie sich öffnet, und das Journal hält es fest. Ein Client, der verschwindet, ohne seine Verbindung zu schließen (eine ausgeschaltete SPS, ein gezogenes Kabel), wird durch das TCP-Keep-alive erkannt, und sein Platz wird nach etwa anderthalb Minuten frei.

Windows-Firewall

Unter dem Hinweis sagen ein Punkt und ein Satz, ob die eingehende Regel der Station diesen Port durchlässt, so wie die Karte Client-Zugriff es für den OPC UA-Port sagt, mit einer Handlung, wenn sie es nicht tut.

Der Zustand wird beim Öffnen der Karte und nach jedem Wechsel des Ports erneut gelesen; ein neuer Port steht also auf Nicht eingerichtet, bis Sie ihn erlauben. Die Station legt die Regel nie von selbst an.

Die Registertabelle

Die zweite Karte, Registertabelle, ist das, was der Server bereitstellt: Jede Zeile legt ein Tag, eine Variable der Logic oder einen Alarmzustand auf ein Register oder eine Coil, die ein Client adressiert. Ein Register, das keine Zeile abdeckt, gibt es für einen Client nicht. Die Karte sagt: "Jede Zeile liefert ein Tag, eine Logic-Variable oder einen Alarmzustand an einem Register. Eine Zeile bleibt schreibgeschützt, bis Sie das Schreiben erlauben, und eine Zeile, die einen Alarm liefert, bleibt es immer. Ein Schreibzugriff eines Clients nimmt dann denselben Weg wie jeder andere und wird mit der Adresse des Clients im Journal festgehalten."

Die Tabelle

Die Zeilen stehen nach Klasse geordnet (Holding-Register, Eingangsregister, Coils, diskrete Eingänge), dann nach Register. Ohne Zeile: "Noch wird kein Register geliefert. Fügen Sie eines mit Neue Zeile hinzu." Ein Klick auf eine Zeile wählt sie und öffnet ihre Felder unter der Tabelle; welche Zeile gewählt ist, gehört zu dem Fenster, in dem Sie arbeiten.

Was die Tabelle wachsen lässt und was eine Zeile beendet, steht rechts vom Titel der Karte:

Die Felder einer Zeile

Eine Zeile hat genau die Felder und die Regeln eines Modbus-Tags: Ein Punkt, der an einem Ende der Leitung angenommen wird, wird auch am anderen angenommen. Jedes Feld wird in dem Moment gespeichert, in dem es sich ändert (eine Zahl, wenn Sie das Feld verlassen oder Enter drücken, eine Auswahl, wenn Sie auswählen, ein Kästchen, wenn Sie es anhaken), und ein Client erhält die neue Zeile ab seiner nächsten Anfrage, ohne getrennt zu werden.

Unter den Feldern lesen drei Zeilen die Zeile zurück: wo sie liegt ("Belegt Register 0." oder "Belegt die Register 0 bis 1."), was ein Client mit ihr tun darf ("Ein Client darf diese Zeile lesen, aber nicht schreiben." oder "Ein Client darf diese Zeile lesen und schreiben: Jeder Schreibzugriff wird mit seiner Adresse im Journal festgehalten.", oder "Ein Client liest diesen Alarmzustand und schreibt ihn nie. Als Zahl ist 0 der Normalzustand, 1 aktiv und unquittiert, 2 aktiv und quittiert, 3 gegangen und unquittiert." bei einer Zeile, die einen Alarm liefert), und was ein Client dort gerade liest ("Aktueller Wert: 21.5"). Wenn ein Client, der die Zeile liest, keinen Wert erhielte, folgt der Grund:

Was eine Zeile ablehnt

Eine Änderung, die die Regeln des Servers ablehnen, wird nicht gespeichert: Der Grund steht rot über den Feldern der Zeile, die Änderung bleibt auf dem Bildschirm, damit Sie sie korrigieren können, und die Zeile stellt weiter bereit, was sie bereitstellte, bis eine Änderung angenommen wird. Die anderen Zeilen sind nicht betroffen.

Solange ein Lauf die Station hält oder die Runtime gestoppt ist, wird eine Änderung abgelehnt wie jede Änderung der Seite, mit dem Grund im Aktionsprotokoll ("Die Projektierung ist gesperrt, solange eine Einheit läuft.", "Runtime gestoppt"), und nichts wird gespeichert.

Was ein Client liest und schreibt

Der Server beantwortet jede Unit-ID, und er antwortet mit der Unit-ID, mit der er gefragt wurde: Über TCP wird eine Station über ihre IP-Adresse angesprochen. Registernummern reisen ab 0 gezählt. Ein SPS-Werkzeug, das ab 1 zählt oder die klassische Schreibweise verwendet, rechnet den Versatz selbst ein:

Jeder andere Funktionscode erhält die Ausnahme 01. Eine Anfrage liest höchstens 125 Register oder 2000 Coils oder Eingänge und schreibt höchstens 123 Register oder 1968 Coils.

Ein Lesezugriff wird ganz oder gar nicht beantwortet. Jeder Wert wird aus dem aktuellen Zustand der Station gelesen, nie für den Client ausgewertet: Ein Tag liefert seinen technischen Wert, den, den die Station nach der Wertkette zeigt, eine Variable liefert ihren Wert, und ein Alarm den Zustand, den seine Zeile nennt. Der Wert wird mit der einen Umrechnung der Station in den Typ der Zeile gewandelt: Eine Gleitkommazahl wird für eine Ganzzahl-Zeile auf die nächste ganze Zahl gerundet (Hälften von null weg) und an den Grenzen des Typs gehalten, eine Int16-Zeile liefert also 32767 für 40000. Ein Lesezugriff darf einen Teil einer Zeile aus zwei Registern verlangen: Er erhält die verlangten Register, so wie der kodierte Wert sie hält. Eine Zeile, deren Quelle keinen gültigen Wert hat, erhält nie einen letzten Wert, den der Server aufbewahrt hätte: Ein Register trägt keine Qualität, und eine SPS, die eine alte Zahl läse, handelte nach einem Wert, von dem die Station weiß, dass er nicht aktuell ist. Der Client erhält stattdessen die Ausnahme 04, und seine eigene Behandlung von Kommunikationsfehlern entscheidet; der Preis ist, dass eine Zeile ohne Wert einen Blocklesezugriff scheitern lässt, der sie überspannt, und die Spalte Aktueller Wert der Tabelle zeigt, welche. Ein Tag, das einen eigenen Ersatzwert zeigt (den letzten gültigen Wert gehalten oder eine angegebene Zahl, eingestellt in seiner Stufe Ungültiger Messwert), behält einen gültigen Wert, und der Ersatzwert wird wie jeder Wert geliefert.

Der Schreibzugriff eines Clients geht durch denselben einzigen Schreibkanal wie jeder andere (siehe Logic): ein Tag über die Zustellwarteschlange seines Geräts, sein technischer Wert durch die Umrechnung des Tags zurückgerechnet, und eine Merker-Variable über die Warteschlange der Logic. Die Sperren der Quelle gelten: Eine Quelle, die ein laufendes Rezept oder eine Verriegelung von Process hält, wird abgelehnt. Der Schreibkanal hält jeden Wert als alt nach neu im Journal fest, unter der Quelle Modbus client 192.168.0.20:51234, und die Antwort wartet auf die Quittung jedes Werts, die bei einem Tag die eigene Antwort des Geräts ist.

• Ein Schreibzugriff deckt ganze Zeilen ab: Ein einzelnes Register einer Float-Zeile zu schreiben wird abgelehnt, ein Float wird also mit Funktion 16 und einer Anzahl von 2 geschrieben.
• Jede Zeile, die der Schreibzugriff erreicht, wird gegen die Tabelle geprüft, bevor irgendein Wert hinausgeht: Ein Register in keiner Zeile oder eine schreibgeschützte Zeile lehnt die ganze Anfrage ab, und nichts wird geschrieben.
• Die Werte gehen dann in Registerreihenfolge an ihre Quellen. Eine Ablehnung, die der Schreibkanal einem von ihnen gibt, ist die Antwort an den Client, obwohl die anderen Zeilen derselben Anfrage ebenfalls übergeben wurden.

Ein durchgerechnetes Beispiel

Eine SPS liest die Temperatur eines Ofens und seinen Türschalter von der Station und schreibt den Sollwert des Ofens, eine Merker-Variable Variables.Oven.Setpoint. Im Bereich:

1. Wählen Sie die Zeile Modbus-Server und drücken Sie Neue Zeile. Stellen Sie Registerklasse auf Eingangsregister (3xxxx) (das Register bleibt 0) und Quelle auf "Tag · Simulated · Oven · Temperature". Die Zeile sagt "Belegt die Register 0 bis 1.", Adresse im Handbuch zeigt 30001 bis 30002, und die Spalte Aktueller Wert zeigt die Temperatur.
2. Drücken Sie erneut Neue Zeile, stellen Sie Registerklasse auf Diskreter Eingang (1xxxx) (der Typ wird Boolean, und das Register bleibt 0) und wählen Sie den Türschalter, "Tag · Simulated · Oven · DoorOpen".
3. Drücken Sie ein drittes Mal Neue Zeile. Sie landet auf Holding-Register 0, Float. Wählen Sie zuerst "Variable · Oven / Setpoint", dann stellen Sie Zugriff auf Lesen und schreiben: Die Zeile sagt "Ein Client darf diese Zeile lesen und schreiben: Jeder Schreibzugriff wird mit seiner Adresse im Journal festgehalten."
4. Drücken Sie Aktivieren auf der Befehlsleiste: Die Zeile sagt "Lauscht auf Port 502". Für eine SPS auf einem anderen Rechner drücken Sie dann Lokales Netzwerk erlauben auf der Karte Port und Clients.

Was die SPS verlangt, mit beiden Reihenfolge-Kästchen an (ein Float reist Big-Endian, höchstwertiges Wort zuerst, ABCD):

Dasselbe mit einem Agenten, über die vier Werkzeuge der Bereiche des Connector:

modbus_map_upsert(source: "Connector.Simulated.Oven.Temperature", registerClass: "InputRegister", register: 0, type: "Float")
modbus_map_upsert(source: "Connector.Simulated.Oven.DoorOpen", registerClass: "DiscreteInput", register: 0)
modbus_map_upsert(source: "Variables.Oven.Setpoint", registerClass: "HoldingRegister", register: 0, type: "Float", access: "ReadAndWrite")
modbus_server_configure(enabled: true)

Eine Zeile, die ein Agent anlegt, ist schreibgeschützt, sofern access nichts anderes sagt, und eine Coil oder ein diskreter Eingang ist Boolean, wenn kein Typ angegeben ist. modbus_server_status liest den ganzen Server zurück: seinen Zustand, seine Clients und jede Zeile mit dem, was ein Client dort gerade liest. Die Werkzeuge sind unter Die Werkzeuge, Bereich für Bereich beschrieben.

Berechtigungen und Sperren

Solange ein Lauf die Station hält oder die Runtime gestoppt ist, bleiben die Befehle gezeichnet und mit dem Grund ausgegraut, und jede Änderung wird abgelehnt, wie überall auf der Seite Connector. Das Lesen des Bereichs und das Lesen des Servers durch die Clients gehen weiter. Ein Agent ändert den Server nur über den Bereich Connector konfigurieren des Agentenzugriffs, und jede Änderung, die er macht, wird als seine im Journal festgehalten.

Das Journal

Der Server schreibt auf der Konsole der Ereignisse unter dem Bereich Server, Komponente Modbus server: wann er zu lauschen beginnt und aufhört, einen Port, den er nicht öffnen konnte, eine Verbindung, die er geschlossen hat, weil er schon 16 Clients bediente, und jede Anfrage, die er abgelehnt hat, mit ihrem Ausnahmecode. Eine Ablehnung, die sich wiederholt, wie bei einer SPS, die in jedem Zyklus ein Register abfragt, das nicht in der Tabelle steht, wird beim ersten Mal geschrieben, alle paar Minuten zusammengefasst, solange sie anhält, und mit einer Zeile abgeschlossen, wenn der Client wieder bedient wird. Verbindungen und Trennungen sind Details, die für die ausführliche Aufzeichnung aufbewahrt werden. Jede Änderung der Einstellungen des Servers oder seiner Tabelle wird ebenfalls festgehalten, ob sie von der Seite oder von einem Agenten kam. Was der Schreibzugriff eines Clients bewirkt hat, ist die eigene Zeile des Schreibkanals, unter der Quelle Modbus client <address>:<port>.

Was der Server nicht tut

• Er stellt nur Modbus TCP bereit, mit dem MBAP-Kopf. Es gibt keinen Modbus-RTU- oder -ASCII-Server auf einer seriellen Leitung und keine RTU-Rahmen über TCP.
• Er öffnet die Windows-Firewall nie von selbst (das tut nur Lokales Netzwerk erlauben, wenn Sie es drücken), und er kann nicht auf einer einzelnen Netzwerkkarte lauschen: Er lauscht auf jeder Adresse des Rechners, auf einem Port.
• Er beantwortet jede Unit-ID mit derselben einen Tabelle: Er kann nicht mehrere Einheiten mit verschiedenen Tabellen beherbergen.
• Er hat keinen Benutzer, kein Passwort und keine Verschlüsselung, weil Modbus keine hat: Wer den Port erreicht, liest jede Zeile und schreibt jede Zeile, die Schreiben erlaubt. Lassen Sie Zeilen schreibgeschützt, wenn kein Client sie schreiben muss, und halten Sie den Port für Netzwerke geschlossen, die nichts mit ihm zu tun haben.
• Er verbindet sich nie mit irgendetwas. Um ein Modbus-Gerät zu lesen, legen Sie es unter dem Treiber Modbus TCP oder Modbus RTU an.
• Er hat keine eigenen Register: Ein Register, das keine Zeile abdeckt, gibt es nicht, und alles, was ein Client schreibt, landet in einem Tag oder einer Variablen.
• Er behält nie einen eigenen Wert, um ihn anstelle eines fehlenden zu liefern, und er beherrscht keinen der anderen Funktionscodes (Read/Write Multiple Registers, Mask Write Register, Geräteidentifikation): Sie erhalten die Ausnahme 01.
• Die Tabelle hat keinen eigenen Import oder Export: Sie reist mit der Konfiguration der Station in den Sicherungen.