Modbus

Modbus to protokół typu zapytanie-odpowiedź publikowany przez Modbus Organization. Klient (na łączu szeregowym nazywany masterem) wysyła zapytanie z kodem funkcji i adresem, a serwer (slave) odpowiada. Serwer nigdy nie wysyła danych sam z siebie, więc każda wartość, którą widzi oprogramowanie, jest odpowiedzią na zadane pytanie.

Model danych ma cztery tablice: wejścia dyskretne (pojedyncze bity, tylko odczyt), cewki (pojedyncze bity, odczyt i zapis), rejestry wejściowe (słowa 16-bitowe, tylko odczyt) i rejestry podtrzymujące, czyli holding registers (słowa 16-bitowe, odczyt i zapis). Każda tablica ma adresy od 0 do 65535, a wartości wielobajtowe idą w kolejności big-endian. Jedno zapytanie mieści najwyżej 253 bajty danych protokołu, więc jedno wywołanie Read Holding Registers (funkcja 03) odczyta najwyżej 125 rejestrów, a Write Multiple Registers (funkcja 16) zapisze najwyżej 123.

Modbus RTU działa na łączu szeregowym, najczęściej na dwuprzewodowym RS-485. Na magistrali w danej chwili mówi tylko jeden master, urządzenia slave mają adresy od 1 do 247, a adres 0 to rozgłoszenie, na które nikt nie odpowiada. Ramki oddziela cisza trwająca co najmniej 3,5 czasu znaku, a każda kończy się sumą CRC. Domyślnie urządzenie pracuje w trybie RTU z kontrolą parzystości (even), a wymagana prędkość domyślna to 19 200 bit/s. Specyfikacja łącza szeregowego gwarantuje 32 urządzenia na jednym segmencie RS-485 bez wzmacniacza; więcej można podłączyć tylko wtedy, gdy dokumentacja urządzeń to dopuszcza.

Modbus TCP opakowuje to samo zapytanie w 7-bajtowy nagłówek MBAP i wysyła je po TCP na port 502, więc ramka ma najwyżej 260 bajtów. Nie ma własnego CRC i polega na kontroli TCP i Ethernetu. Jednobajtowy identyfikator jednostki (unit identifier) pozwala bramce przekazać zapytanie do urządzenia szeregowego, które stoi za nią.

Modbus określa, jak przesyłać rejestry, ale nie mówi, co one znaczą. To, pod którym adresem jest moc czynna, jaki ma mnożnik, jednostkę, znak i kolejność słów w wartości 32-bitowej, opisuje mapa rejestrów producenta. SunSpec Alliance publikuje standardowe modele informacyjne przesyłane po Modbusie, na przykład model 1 (blok wspólny, obowiązkowo pierwszy), 701 (pomiary AC źródła rozproszonego), 802 (magazyn) i 203 (licznik trójfazowy). Jej klient referencyjny szuka znacznika "SunS" pod adresami bazowymi 40000, 0 i 50000.

Wymagania dla systemu, który odczytuje urządzenia albo nimi steruje przez Modbus:

• Mapy rejestrów to wersjonowana konfiguracja dla modelu urządzenia i wersji firmware'u. Nowy model albo nowy firmware oznacza nową mapę i test, a aplikacja zostaje bez zmian.
• Plan odpytywania uwzględnia magistralę. Na jednej linii RS-485 zapytania idą jedno po drugim, więc liczba urządzeń, zapytań na urządzenie i czas odpowiedzi wyznaczają najkrótszy możliwy cykl sterowania. Sąsiednie rejestry odczytuje się jednym zapytaniem, do 125 naraz.
• Wartości dekoduje się według mapy: mnożniki, typy ze znakiem i bez, kolejność słów w wartościach 32-bitowych i zaokrąglenie do rozdzielczości deklarowanej przez urządzenie.
• Identyfikator jednostki (adres slave) obowiązuje przy zapisie tak samo jak przy odczycie. Przy bramkach obsługujących kilka urządzeń pomyłka w tym miejscu dużo kosztuje.
• Zapisy są potwierdzane. Oprogramowanie po zapisie odczytuje rejestr i alarmuje, gdy wartość się różni. Ścieżka zapisu typu "wyślij i zapomnij" zostawia system w niewiedzy, co faktycznie robi urządzenie.
• Nieudany odczyt jest oznaczany jako nieudany. Publikowanie ostatniej dobrej wartości jako świeżej ukrywa awarię przed logiką sterowania.
• Dostęp jest ograniczony na poziomie sieci. Podstawowy protokół nie ma pola na użytkownika ani hasło, więc każdy klient, który dotrze do portu 502, może zapisać rejestr. Trzymaj Modbus w sieci lokalnej albo za bramką; Modbus Organization publikuje też osobną specyfikację Modbus Security Protocol.

W Zeronest każda instalacja dostaje urządzenie Bzyk D200, podłączone bezpośrednio do falownika po RS-485/Modbus i raportujące przez LTE, niezależnie od chmury producenta i domowego Wi-Fi. Tak platforma obsługuje falowniki 16 marek. Rejestry konfiguracji są sprawdzane raz na dobę cyklem odczyt-zapis-odczyt dla każdego modelu falownika: system odczytuje wartości, porównuje je z zadanymi, zapisuje je i odczytuje ponownie, a gdy odczyt po zapisie się różni, generuje alert. Nieudane zapisy można odfiltrować w panelu administracyjnym.

EMS, który zbudowaliśmy dla Skyfri, ma moduły komunikacji Modbus obok sterowania magazynem i PV, a prace zaczęły się od warsztatów komunikacyjnych z dostawcą baterii w lutym 2024 r.

Dla magazynów energii Global Green zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy w 2026 r. moduł Modbus dla EMS oraz zmapowaliśmy rejestry systemów bateryjnych dwóch producentów. Testy w lipcu 2026 r. wykryły trzy błędy typowe dla kodu Modbus: nieudane odczyty grupowe publikowały nieaktualne wartości jako świeże, zapisy ignorowały skonfigurowany identyfikator urządzenia, a ścieżka zapisu działała w trybie "wyślij i zapomnij". Wszystkie trzy są naprawione, a w toku jest zaokrąglanie odczytów do rozdzielczości deklarowanej dla każdego kanału.