Praxisleitfaden für Modbus RTU (seriell) und Modbus TCP (Ethernet): Registeradressierung, Funktionscodes und Fehlerbehebung.
Polynom: x¹⁶ + x¹⁵ + x² + 1Prüfsumme für Modbus RTU
Modbus ist eines der ältesten und meistverbreiteten industriellen Kommunikationsprotokolle. Entwickelt 1979 von Modicon, ist es heute ein offener Standard. Modbus wird für die Kommunikation zwischen SPS, Sensoren, Frequenzumrichtern und HMI-Systemen verwendet.
Die drei Hauptvarianten sind:
| Variante | Medium | Geschwindigkeit | Anwendung |
|---|---|---|---|
| RTU | RS-485 | 9600-115200 Baud | Feldebene |
| ASCII | RS-232/485 | 9600-19200 Baud | Wartung |
| TCP | Ethernet | 10/100 Mbit/s | IT-Integration |
| Registertyp | Modbus-Adresse | Zugriffsart | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| Coils | 0xxxx (1-9999) | Read/Write | Digitale Ausgänge |
| Discrete Inputs | 1xxxx (10001-19999) | Read Only | Digitale Eingänge |
| Input Registers | 3xxxx (30001-39999) | Read Only | Analoge Eingänge |
| Holding Registers | 4xxxx (40001-49999) | Read/Write | Parameter, Sollwerte |
| Code | Hex | Funktion | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| 01 | 0x01 | Read Coils | Digitale Ausgänge lesen |
| 02 | 0x02 | Read Discrete Inputs | Digitale Eingänge lesen |
| 03 | 0x03 | Read Holding Registers | Halteregister lesen |
| 04 | 0x04 | Read Input Registers | Eingangsregister lesen |
| 05 | 0x05 | Write Single Coil | Einzelnen Ausgang schreiben |
| 06 | 0x06 | Write Single Register | Einzelnes Register schreiben |
| 15 | 0x0F | Write Multiple Coils | Mehrere Ausgänge schreiben |
| 16 | 0x10 | Write Multiple Registers | Mehrere Register schreiben |
| Feld | Bytes | Inhalt |
|---|---|---|
| Slave-Adresse | 1 | 1-247 |
| Funktionscode | 1 | 01-16 |
| Daten | n | Registeradressen, Werte |
| CRC-16 | 2 | Prüfsumme Low/High |
| Feld | Bytes | Inhalt |
|---|---|---|
| Transaction ID | 2 | Sequenznummer |
| Protocol ID | 2 | 0x0000 (Modbus) |
| Length | 2 | Byte-Anzahl folgend |
| Unit ID | 1 | Slave-Adresse |
| Function Code | 1 | Wie RTU |
| Data | n | Wie RTU |
| Code | Bedeutung |
|---|---|
| 01 | Illegal Function (Funktionscode nicht unterstützt) |
| 02 | Illegal Data Address (Registeradresse ungültig) |
| 03 | Illegal Data Value (Wert außerhalb Bereich) |
| 04 | Slave Device Failure (interner Gerätefehler) |
| 06 | Slave Device Busy (Gerät beschäftigt) |
Aufgabe
Modbus RTU Sensor, Adresse 1, Temperatur in Register 40001
Lösung
Temperatur 50.0°C (Faktor 10)
Modbus Kurzübersicht:
| Aspekt | RTU | TCP |
|---|---|---|
| Medium | RS-485 | Ethernet |
| Prüfsumme | CRC-16 | TCP/IP |
| Max. Slaves | 247 | Netzwerk |
| Port | - | 502 |
Typische Anwendung:
Modbus verwendet intern 0-basierte Adressen. Register 40001 hat intern Adresse 0. Manche Tools zeigen 1-basierte Adressen. Prüfen Sie die Dokumentation Ihres Geräts.
Standard RS-485 unterstützt 32 Unit Loads. Mit Low-Power-Transceivern (1/8 UL) bis 256 Geräte. Modbus-Adressen: 1-247.
Coils sind 1-Bit-Werte (digital), Holding Registers sind 16-Bit-Werte (analog). Beide sind les- und schreibbar.