Jak pracovat s linkou RS485 (Modbus RTU) nejen u FV elektráren
Linka RS485 se stále používá, v současnosti je velmi rozšířená pro komunikaci mezi částmi fotovoltaických elektráren. To s sebou přináší potřebu jejího přenosu v různých objektech. Proto vám Papouch přináší stručné rady, jak s linkou RS485 pracovat.
Jak přenést linku RS485 po objektu, když není možné, nebo je pracné natáhnout kabel?
Zkuste to bez drátů s modemy ARF868
Rádiové modemy ARF868 MR jsou určeny k přenosu dat mezi zařízeními s protokolem Modbus RTU. Jsou ve dvou provedeních, s integrovanou nebo externí anténou.
Modemy ARF868 MR pracují v bezlicenčním pásmu 868 MHz. Na uvedených odkazech najdete jejich další vlastnosti.
Odkazy:
Prodloužení přes WiFi
Další možností bezdrátového přenosu v pásmu 2.4 GHz (WiFi) je použití převodníků Edgar WiFi. Šikovné provedení i pro instalaci lze nalézt pod názvem WiFi box.
Odkazy:
Využití sítě LAN
Pokud je v objektu rozvedena počítačová síť LAN, lze linku RS485 převést na Ethernet a na jiném místě zase zpět na RS485. K tomu je možné použít převodníky GNOME485. Jestliže je v síti LAN použito PoE (tedy možnost napájení po síti), lze výhodně využít převodníky Edgar.
Odkazy:
Použití přenosu po optickém vlákně
Pokud jsou v objektu rozvedena optická vlákna, je možnost převést linku RS485 na optiku. Existuje více typů převodníků (tzv. media konvertory).
Odkaz:
Trochu teorie a vysvětlení pojmů
Co je to RS485
Linka RS485 se používá pro přenos malých až středních objemů dat. Standard RS485 (EIA-485) byl definován již v roce 1983, přesto se stále užívá.
Linka RS485 je tvořena krouceným párem vodičů, které se označují A a B, nebo + a - . Její délka může být až 1200 m v závislosti na přenosové rychlosti. Vždy by měla být vedena z jednoho bodu do druhého, bez větvení, může na ní být ale více účastníků.
Na koncích linky RS485 by mělo být vždy odporové zakončení, tedy rezistor 120 Ω. Mnoho zařízení má tento rezistor již v sobě, připojuje se například propojkou (jumperem) nebo spínačem. Důležité jsou také rezistory pull-up a pull-down, které definují klidový stav linky. I tyto rezistory má ale většina dobře navržených zařízení v sobě. Chybějící pull-up a pull-down rezistory se často projeví zkomoleným začátkem zprávy nebo příjmem falešných bajtů (znaků) mezi zprávami.
Směr přenosu dat na lince RS485 se musí přepínat. Z této skutečnosti plyne řada problémů, protože se musí přepínat i výše popsané převodníky. Ty ale obvykle datům nerozumí a jen „odhadují“, kdy se přepnout. Zpožděné přepnutí způsobuje častou chybu, že z odpovědi dorazí jen část.
Modbus RTU
Přenos dat po lince RS485 probíhá sériově, podobně jako po lince RS232. Nejrozšířenějším způsobem přenosu dat na lince RS485 je protokol Modbus RTU.
Modbus RTU je protokol typu „dotaz-odpověď“. Na lince tedy existuje jeden řadič (master), který se dotazuje na data různých zařízení (slave) na lince. Zařízení slave nemohou samy vysílat. K rozlišení zařízení se používá jejich adresa, obvykle nastavitelná.
Data v zařízení jsou uspořádána v tzv. registrech, z nichž každý má svou adresu. Aby bylo zařízení použitelné, každý výrobce dodává ke svému zařízení tabulku registrů. V ní je udána veličina, adresa a typ registru (8 bitů, 16 bitů).
Kabely
Pro linku RS485 existují různé typy kabelů, vždy to však musí být kroucený pár. Osvědčeným kabelem je i kabel UTP nebo FTP, který se používá pro počítačové sítě (LAN). Pro linku RS485 z něj použijte jeden kroucený pár, ostatní vodiče můžete použít např. pro přenos napájení.
Větvení
Linka RS485 by měla mít jasně definovaný začátek a konec, nelze ji větvit, uspořádání do hvězdy je nepřípustné. Toto pravidlo je třeba používat s citem dle komunikační rychlosti a délky linky. Odbočka délky 1 m při rychlosti 9.600 bps vadit nebude.
Pokud je třeba linku větvit, nebo uspořádat do hvězdy, použijte rozbočovač SW485.
Odkaz:
Převod protokolu MODBUS RTU na MODBUS TCP
Protokol Modbus RTU (který používají části FV systémů) je nejčastěji přenášen po lince RS485. Pokud je jej třeba přenést na Modbus TCP, který se přenáší po Ethernetu, lze využít obousměrný převodník TCP2RTU, který existuje i ve variantě s napájením PoE.
Tento převod je podobný, jako výše uvedený převod RS485 na Ethernet pomocí převodníku GNOME485. Rozdíl je ale v tom, že převodníky TCP2RTU převádějí i protokol modbus RTU na TCP, což je správnější pro přenos po Ethernetu.
Odkaz:
Vyzkoušejte to, nic za to nedáte!
Všechny uvedené převodníky jsou dlouhodobě vyráběné a osvědčené. Převodníky EDGAR WiFi a ARF868 byly testovány na spojení střídače Solax X3 Hybrid (G3, G4) s třífázovým měřičem Smart meter Solax Chint DTSU666.
Tento dokument nepopisuje zdaleka všechny aspekty práce s linkou RS485. Uvedené převodníky je možné zapůjčit k vyzkoušení a naši technici vám poradí s jejich aplikací.
Na závěr ještě jedna historka ze života: Na návrhu jedné velké FV elektrárny pracoval projektant, který o RS485 nikdy neslyšel. Nechal do země položit drahý, ale zcela nevhodný kabel. Na to pak byly postaveny FV panely. Výsledkem bylo, že data se nepřenášela, ale kabel už to nebylo možno vyměnit. Řešením nakonec bylo použití mnoha opakovačů RS485 (CQ485). V tomto dokumentu nejsou popsány, ale máme je také na skladě.
Ing. Pavel Poucha
Papouch s.r.o.