Test: Comtac ModBus Bridge

Februar 7, 2018

Die Comtac LPN ModBus Bridge LMB-02 verbindet ModBus RTU und ASCII Geräte mit LoRaWAN Netzwerken. Es sendet die ausgelesenen Daten regelmäßig an den Netzwerkserver und lässt als Class-C Gerät per Downlink eine aktuelle Abfrage von ModBus Daten und einen Statusreport initiieren.

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Produktname LPN MODBUS BRIDGE LMB-02
Kategorie Sensoren
Hersteller comtac AG – Bettschen Elektronik
Allenwindenstrasse 1
CH-8247 Flurlingen

Die wichtigsten Eigenschaften im Überblick

  • LoRa Class C
  • unterstützt Modbus RTU und ASCII
  • USB Anschluss für einfacher Konfiguration mittels .txt Datei
  • 14 dBm TX-Leistung
  • -137 dBm RX-Sensitivität
  • konfigurierbarer Sendezyklus
  • unterstützt ABP und OTAA
  • Physikalische Schnittstelle: RS485 – 2 Adern
  • einstellbare RS485 Datenrate
  • RS485 Protokoll: Mode RTU + ASCII
  • kann mehrere über RS485 angeschlossene Geräte verwalten
  • Periodisches Auslesen und Versenden der ModBus Daten
  • 4 Status LED’s
  • Externe Stromversorgung: 10..36VDC
  • Antenne: extern

Unboxing: Gehäuse und Verarbeitung

Die Comtac ModBus Bridge sitzt in einem stabilen Gehäuse gemäß IP65. Die Maße sind 64x58x34mm. Für die Befestigung besitzt das Gehäuse zwei 4,5mm Löcher. Die Bridge besitzt keine eingebaute Batterie und muss über eine externe Spannung von 10..36VDC versorgt werden. Alle Kabel werden geschützt aus dem Gehäuse geführt.

Anschlüsse

Für die Verbindung mit dem ModBus Gerät stehen die zwei Klemmen RxTx+ und RxTx- zur Verfügung. Hier werden die zwei Adern der RS485 Schnittstelle angeschlossen. Die Versorgungsspannung wird an die Klemmen VDC und GND angeschlossen. Über den Micro-USB Anschluss kann die Konfiguration mit Hilfes eines Computers vorgenommen werden. Die 4 verschiedenfarbigen LEDs zeigen den aktuellen Zustand der LoRaWAN Verbindung sowie der ModBus Verbindung an und helfen darüber hinaus bei der Konfiguration. Über die zwei Benutzerknöpfe lassen sich Uplinks auslösen, die Konfiguration zurücksetzen oder ein bestimmter Betriebsmodus starten.

Konfiguration und Betrieb

Comtac Modbus Bridge Anschlüsse DetailsDie Konfiguration der Bridge erfolgt über den Micro-USB Anschluss auf der Platine. Auf einem über USB verbundenen Computer meldet sich die Bridge als neues Laufwerk an. Auf diesem Laufwerk befindet sich die eine Text-Datei (cfg.txt) die sämtliche Einstellungen enthält.

Auch die notwendigen Keys für die OTA oder APB Anmeldung am LoRa Netzwerk Server sind in dieser Datei enthalten.

Wurden allen Einstellungen in der Konfigurationsdatei vorgenommen muss die Bridge zurückgesetzt werden um diese zu aktivieren. Wird die Datei während der Konfiguration beschädigt oder enthält falsche Anweisungen, lässt sich die ursprüngliche Standardkonfiguration mit Hilfe der zwei Benutzerknöpfe wiederherstellen.

“Hands-on” – das How-to in einzelnen Schritten

Der erste Abschnitt der Konfigurationsdatei enthält die LoRaWAN Keys sowie die Einstellungen zu Datenrate, Timeouts und Übertragungszeiten:

LoRa (vers. 0 x 43010200):
PrivateNetwork=0     // 1=Private 0=Public (overridden by DIP-SW-3)
Activation:
OTA=0 // overridden by DIP-SW-2
OTA(OverTheAir):
DevEUI=3734333665xxxxxx
AppEUI=70B3D5FFFE297011
AppKey=2B8DEFCD2301674554761032DCFE98BA
ABP(ActivationByPersonalization):
DevAddr=0x0042xxxx
NetwSesKey=xxxx456789ABCDEFFEDCBA987654xxxx
AppSesKey=EEDCBA98765432100123456789ABCDEE
Broadcast:
BC_Addr=0x00000000
BC_NetwSesKey=2223456789ABCDEEEEDCBA9876543222
BC_AppSesKey=DDDCBA98765432111123456789ABCDDD

Datarate (0.7;) DR_0... DR_7. SF12... FSK):
MinDR=0
MaxDR=7
DefDR=0
Rx2DefDR=3 // default receives data rate

Startup: // Start-up behavior first sending in a time slot or random:
SlotTime=000 [100ms] // for Var1 + 3 (min. 10 s at OTA; = 0-> OTA 10s ABP s = 2.3)
TimeSlotNr=0000 // Var1: (0 see Var2) 1.. 9999-> OTA: TimeSlotNr * 10 s ABP: TimeSlotNr * 2.3 s
RndTime=0010 [m] // Var2: (0 see Var3) 1.. 9999-> randomize 10 s... XXXX * 60s
GrpDevAddr=1024 // Var3: (0 see Var2 with 0060) 1.. 9999-> TimeSlotNr = DevAddr/GrpDevAddr + 1-> Var1

Communication:
ConfirmedTx=0 // 0 = unconfirmed 1 = confirmed send (overwritten by DIP-SW-1)
LivesignConfirmedTx=0000 [m] // At the latest after this time + ConfirmedTxTimeout send confirmed Tx uplink
ConfirmedTxTimeout=0000 [s] // 0 = send immediate. x = no later than x seconds send
RxConfirmTimeout=0000 [s] // 0 = confirm immediately. x = confirm after x seconds

Im Abschnitt “Modbus” werden die Kommunikationsparameter der RS485 Schnittstelle, die ModBus Funktionscodes, die abzufragenden Register und das Sendeinterval eingestellt:

Modbus: 
      Baudrate 
      |      Parity 0:None 1:Odd 2:Even 3:NoneExt(10Bits frame 8,1,NONE) 
      |      | Mode 0:RTU 1:ASCII 
      |      | | Retries 
      |      | | | Timeout [ms] 
MBCfg=019200;0;0;1;500 
 
Write FC=0x10 before each REG read: 
WrRegAddr=00000 (0 not used)  	// If>0 execute for each REG read with respective DevAddr 
WrRegData=00000     		// Data (in BigEndian Format sent) 
WrDelayToReadREG=5 [100ms]  	// Waittime after a write before a read REG is submitted 
 
SendInterval=0001 [m]    	// Send-Intervall  
Register REG: 
      DevAddr 0..255 0:not used 
      |   Read-FC (1..4) 
      |   | Addr 
REG00=011;4;00008 
REG01=000;0;00000 
REG02=000;0;00000 
.. 
REG15=000;0;00000 

Es werden folgende ModBus Funktionscodes unterstützt:

  1. ReadCoils (16 coils)
  2. ReadInputs (16 inputs)
  3. ReadHoldingReg (16-bit register)
  4. ReadInputReg (16-bit register)

Es können maximal 16 Register konfiguriert werden.

Das Auslesen der einzelnen Register und deren Übertragung über LoRaWAN hat auf Anhieb funktioniert. Die definierten Register können außerhalb des konfigurierten Sendeintervals auch per Downlink oder Knopfdruck angefragt werden. Darüber hinaus lässt sich auch ein Statusreport mit der Software Versionsnummer, ModBus Fehlercode, RS485 Verbindungsstatus sowie weiteren Zustandsmeldungen der Bridge per Downlink anfragen.

Fazit

Die Bridge lässt sich über die USB Schnittstelle am PC sehr einfach und schnell konfigurieren. Die zum Zeitpunkt des Tests vorliegende Produktdokumentation enthielt zwar die zum ersten Test notwendigen Erklärungen der ModBus Parameter, die zahlreichen Einstellungen im ersten Teil der Konfigurationsdatei wurden jedoch nicht erklärt. Dies betrifft vor allem die Abschnitte “Startup” und “Communication” deren inline-Dokumentation sich auch dem versierten Techniker nicht erschließt.

Die bequeme Konfiguration über die USB Schnittstelle setzt bei Änderungen im installierten Zustand zwingend einen Technikereinsatz voraus. Denn die Bridge muss geöffnet und über einen tragbaren Computer verbunden werden. Die Praxistauglichkeit bei einer größeren Anzahl an Geräten im Feld ist damit bei einem Update der Konfiguration nicht gegeben. Bridges anderer Hersteller lassen sich aus der Ferne über LoRaWAN Nachrichten umkonfigurieren.
Die Comtac Bridge ist auf 16 verschiedene ModBus Register beschränkt.

Gut gefallen hat uns die externe Antenne und die Möglichkeit einen Statusreport per Downlink anzufragen.

Negativ aufgefallen ist uns die fehlende interne Batterie. Insbesondere bei Anwendungsfällen bei denen Stromausfall oder Kurzschluss (z.B. Überwachung Trafostationen) überwacht werden soll, ist ein Gerät ohne eigene Spannungsversorgung nicht geeignet.

Bezug

Das Gerät ist ab sofort in unserem IoT-Shop „thingHUB Market“ erhältlich.

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