Modbus-Datenlogger: lokal auf SD-Karte oder in die Cloud
Ein Modbus-Datenlogger fragt als Master Register ab und speichert sie mit Zeitstempel, lokal oder in der Cloud. So wählen Sie und berechnen den Speicherbedarf.
Ein Modbus-Datenlogger fragt als Master am Bus Register ab, versieht jeden Messwert mit einem Zeitstempel und speichert die Reihe. Lokal heißt: auf SD-Karte, USB-Stick oder internem Speicher im Schaltschrank. Cloud heißt: Der Logger schickt jeden Wert über das Internet an einen Server. Lokal funktioniert ohne Netz, aber jemand muss die Daten abholen. Die Cloud zeigt den Verlauf aus der Ferne und braucht einen Puffer für Verbindungsausfälle.
Zeichnen Sie als Installateur Verbrauch, Temperaturen oder Störungscodes auf, entscheidet diese Wahl, wann Sie eine Störung sehen und wie viel Verlauf nach einem Ausfall fehlt. Unten folgen die Busregeln, eine Speicherrechnung, der Vergleich und drei Prüfungen vor dem Loggen.
Der Datenlogger ist Master am Modbus-Bus
Die Kommunikation am Modbus-RTU-Bus läuft immer gleich: Der Datenlogger fragt, und das Modbus-Gerät antwortet. Die Spezifikation Modbus over Serial Line V1.02 (§2.2) sagt wörtlich: „Only one master (at the same time) is connected to the bus". Slaves senden nie von sich aus.
Der Logger schickt also pro Register eine Anfrage an eine Adresse zwischen 1 und 247 und wartet auf die Antwort. Zurück kommt eine nackte Zahl. Eine Uhrzeit überträgt Modbus nicht: Der MBAP-Header von Modbus TCP enthält nur Transaction Identifier, Protocol Identifier, Length und Unit Identifier (Modbus Messaging on TCP/IP Implementation Guide V1.0b, §3.1.3). Den Zeitstempel setzt die Uhr des Loggers.
Die Modbus Organization hat am 9. Juli 2020 Master und Slave durch Client und Server ersetzt. In Handbüchern und Loggermenüs finden Sie beide Begriffe; gemeint ist dasselbe.
Ohne Registertabelle weiß der Logger nicht, was die Zahl bedeutet. Beim Eastron SDM630 steht die gesamte Wirkenergie im Input Register 30343 (Adresse 0x0156), als Float32 über zwei Register, gelesen mit Function Code 04 (Eastron SDM630 Modbus Protocol V1.8). Wie Sie eine solche Tabelle lesen, steht in Modbus-Register erklärt.
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Lokal speichern auf SD-Karte, USB oder internem Speicher
Ein lokaler Datenlogger behält die Messwerte im Schaltschrank, bis jemand sie abholt. Der Datexel DAT9011DL schreibt auf eine SD-Karte, der DAT9011USB auf einen USB-Stick. Beide loggen höchstens alle 10 Sekunden und speichern bis zu 256 Register als CSV. Der ProSoft PLX51-DL-232 fasst laut Hersteller bis zu 16.777.216 Aufzeichnungen im internen Speicher.
Lokales Loggen passt zu einer Anlage ohne Internet oder zu einer Messkampagne über einige Wochen. Der Nachteil zeigt sich später. Eine Störung vom Dienstag sehen Sie erst, wenn Sie die Karte auslesen. Eine volle Karte hört auf zu loggen oder überschreibt die ältesten Daten, je nach Gerät.
Speicherbedarf eines Modbus-Datenloggers berechnen
Die Zahl der Werte pro Tag ist die Zahl der Register mal die Zahl der Abfragen pro Tag. Zwanzig Register jede Minute ergeben 20 x 1.440 = 28.800 Werte pro Tag.
Die Tabelle setzt das ins Verhältnis zum Speicher des Senseca DLF4, der laut Datenblatt mindestens 800.000 Messwerte speichert.
| Register | Intervall | Werte pro Tag | 800.000 Werte voll nach |
|---|---|---|---|
| 20 | 1 Minute | 28.800 | etwa 27 Tagen |
| 20 | 15 Minuten | 1.920 | etwa 416 Tagen |
| 5 | 15 Minuten | 480 | gut 4,5 Jahren |
Eigene Rechnung auf Basis des Senseca-DLF4-Datenblatts.
Rechnen Sie den Datentyp mit. Ein Float32 belegt zwei Register, 256 Register sind also höchstens 128 Float-Werte. Der KSH WPC-832-MQD speichert bis zu 30 Register und unterstützt laut Hersteller keine Gleitkommazahlen. Einen Energiezähler, der Float32 liefert, liest er als zwei getrennte Ganzzahlen.
In die Cloud loggen
Ein Cloud-Logger schickt jeden Messwert über das Internet an einen Server. Den Verlauf sehen Sie im Browser, ohne Anfahrt zur Anlage. Der Senseca DLF4 sendet per LTE-M1, NB-IoT oder EGPRS an ein Webportal oder einen FTP-Server. Er hat Schutzart IP68, die Stromversorgung läuft über Batterie oder 7 bis 32 V DC. Der WPC-832-MQD sendet an einen Server Ihrer Wahl und stellt CSV-Dateien zum Abruf aus der Ferne bereit.
Die Verbindung ist die Schwachstelle. Fällt das Netz oder der Mobilfunk aus, muss der Logger weiter abfragen und die Werte mit Zeitstempel halten, bis die Leitung zurück ist. Ein Logger ohne Puffer hinterlässt eine Lücke im Verlauf.
Wie schlimm eine Lücke ist, hängt vom Register ab. Ein Zählerstand wie die Gesamt-kWh überbrückt sie: Die Differenz zwischen dem letzten Wert vor und dem ersten nach dem Ausfall ist der Verbrauch in dieser Zeit. Ein Momentanwert wie Leistung oder Temperatur fehlt für diesen Zeitraum.
Achten Sie auf die Richtung der Verbindung. Ein Logger, der selbst nach außen verbindet, braucht keinen offenen Port vor Ort. Mehr dazu in Modbus-Monitoring in der Cloud und für Standorte ohne Festnetz in 4G-Modbus-Gateway.
Lokal und Cloud im Vergleich
Die Wahl hängt davon ab, wer die Daten wann braucht. Die Tabelle stellt die Unterschiede nebeneinander.
| Lokaler Datenlogger | Cloud-Logger | |
|---|---|---|
| Speicherort | SD-Karte, USB oder interner Speicher im Schrank | Server, Abruf im Browser |
| Abholen | Vor Ort oder im lokalen Netz | Aus der Ferne |
| Internet nötig | Nein | Ja, mit Puffer für Ausfälle |
| Speicher voll | Stoppt oder überschreibt | Server hält den Verlauf |
| Störung sichtbar | Beim nächsten Besuch | Sobald die Daten ankommen |
| Typischer Einsatz | Messkampagne über Wochen, Standort ohne Netz | Laufendes Monitoring von Kundenanlagen |
Logger an einem Bus mit vorhandenem Master
Ein zweiter Master am selben RTU-Bus funktioniert nicht. Fragt eine GLT oder SPS den Bus schon ab, senden zwei Master durcheinander und zerstören gegenseitig ihre Frames.
Es gibt zwei Auswege. Der erste: Der Logger arbeitet als Slave, und der vorhandene Master schreibt die Werte in seine Register. Dafür muss das Programm des Masters angepasst werden. Campbell Scientific schreibt, seine Datenlogger „can serve as both Modbus masters and slaves", und der DAT9011DL hat einen eigenen RTU-Slave-Port. Der zweite: Sie loggen über Modbus TCP. Dort dürfen mehrere Clients einen Server abfragen, aber wie viele Verbindungen ein Gerät annimmt, legt die Norm nicht fest (Implementation Guide V1.0b, §4.2.1). Das steht im Handbuch des Geräts.
Für einen neuen Bus gilt die Spezifikation: 32 Geräte ohne Repeater, bis 1000 m bei höchstens 9600 Baud und AWG26 oder stärker (§3.4). Die Verkabelung beschreibt RS485-Verkabelung für Modbus.
Uhr und Datentypen vor dem Loggen prüfen
Ein falscher Zeitstempel oder ein falsch gelesener Datentyp macht einen Monat Daten wertlos. Drei Prüfungen verhindern das.
- 1
Uhr synchronisieren
Schalten Sie die Zeitsynchronisierung ein, wenn der Logger NTP kann, wie der WPC-832-MQD. Eine freilaufende Uhr driftet, und die Zeitstempel wandern mit.
- 2
Datentyp und Wortreihenfolge prüfen
Lesen Sie in der Registertabelle nach, welchen Typ ein Wert hat (Int16, Int32 oder Float32) und in welcher Wortreihenfolge er kommt. Lesen Sie einen Wert von Hand aus und vergleichen Sie ihn mit dem Display.
- 3
Serielle Parameter angleichen
Baudrate, Parität und Stoppbits müssen in der Konfiguration von Logger und Gerät gleich sein. Die Standardparität laut Spezifikation ist gerade (even).
Häufige Fragen
Was genau ist ein Datenlogger?
Ein Gerät, das zu festen Zeiten Messwerte erfasst, jedem Wert einen Zeitstempel gibt und die Reihe speichert. Ein Modbus-Datenlogger liest dazu Register von Zählern, Sensoren oder Reglern über RS485 oder Ethernet. Gespeichert wird auf einer Karte im Schaltschrank oder auf einem Server in der Cloud.
Ist RS485 gleich Modbus RTU?
Nein. RS485 ist die elektrische Schicht: zwei Adern, differenziell, bis 32 Geräte ohne Repeater. Modbus RTU ist das Protokoll darauf und regelt, wer fragt und wie ein Register gelesen wird. Modbus läuft auch über Ethernet, als Modbus TCP auf Port 502.
Welches Programm kann Modbus-Daten auslesen?
Jede Software, die als Modbus-Master oder Client arbeitet und die Registertabelle des Geräts kennt. Für einen Test am Laptop reicht ein Modbus-Tool mit USB-RS485-Adapter. Für dauerhaftes Aufzeichnen brauchen Sie einen Logger, der Werte mit Zeitstempel speichert und bei Speichermangel oder Ausfall nicht stillschweigend Daten verliert.
Kann ein Datenlogger an einem Bus mitlesen, der schon einen Master hat?
Nein, nicht als zweiter Master am selben RTU-Bus. Zwei Master senden durcheinander, und die Frames gehen kaputt. Lassen Sie den Logger als Slave laufen und den vorhandenen Master die Werte hineinschreiben. Oder loggen Sie über Modbus TCP, wo mehrere Clients ein Gerät abfragen dürfen.
Wie lange reicht der Speicher eines Datenloggers?
Das hängt von Registern, Intervall und Speicher ab. Zwanzig Register pro Minute ergeben 28.800 Werte pro Tag. Ein Logger mit 800.000 Werten wie der Senseca DLF4 ist dann nach rund 27 Tagen voll. Bei einer Abfrage pro Viertelstunde reicht derselbe Speicher gut ein Jahr.
Ist Modbus noch aktuell?
Ja. Energiezähler, Wechselrichter, Wärmepumpen und Kühlregler liefern ihre Werte weiterhin über Modbus RTU oder Modbus TCP. Die Modbus Organization pflegt die Spezifikation und hat 2020 die Begriffe Master und Slave durch Client und Server ersetzt. Für einen Datenlogger ist Modbus deshalb die häufigste Schnittstelle.
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