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[TIPP] Modbus RTU/TCP Gateway USR-W610

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TobiasLessing
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Modbus RTU/TCP Gateway USR-W610

#1

Beitrag von TobiasLessing »

Hallo zusammen,

die kompetente Hilfe in diesem Thread hat mich vor der Zerstörung meines Modbus RTU-Netzes bewahrt. Vielen dank dafür noch einmal. Ich habe nun ein RTU<->TCP-Gateway im Einsatz, welches ich euch gern vorstellen möchte:

Es handelt sich um den/das USR-W610 der Firma PUSR.
Bild
[Bildquelle: Herstellerseite s.o.]

Es wandelt das Modbus RTU-Signal in ein Modbus TCP-Signal um und umgekehrt natürlich. Dabei kann man Modbus RTU sowohl klassisch vom RS-485 abgreifen, als auch von einem RS-232. Ob die Umsetzung von RS-232 auf RS-485 und umgekehrt gelingt, habe ich nicht getestet, aber beschreiben ist es nicht. Im Zweifel gäbe es dafür auch andere Geräte wie beispielsweise dieses ohne galvanische Trennung.

TCP seitig kann man sich sowohl kabellos per WLAN verbinden oder man legt ein LAN-Kabel. Das Gerät kann dabei sowohl als Accesspoint ein neues IP/TCP-Netzwerk aufspannen oder aber als Client/Teilnehmer in bestehenden Netzwerken eingebunden werden. Es geht lt. Anleitung sogar beides simultan, aber das habe ich nicht weiter getestet.

Ich habe es im Dezember 2022 bei Amazon für etwas mehr also 60€ bestellt und mir dafür 20m Leitungsverlegung erspart.

Die Bedienungsanleitung ist als Quelle und für weitere Lektüre unten angehangen. Leider ist diese nicht als zu detailliert. Vielleicht entdeckt ihr ja noch weitere coole Features.
So gelingt nun also die Einbindung:

Da die Modbus Einstellungen ohnehin erst angepasst werden müssen, ist es zu Beginn ausreichend, das Gerät in ein (W)LAN-Netzwerk zu hängen ohne den seriellen Modbus RTU anzuschließen. Lediglich die Spannungsversorgung muss angeschlossen sein und ggf. ein Netzwerkkabel bzw. die beiliegende WLAN-Antenne. Im Auslieferungszustand befindet sich das Gateway im AP-Mode und hat die IP-Adresse 10.10.100.254. Es bestehen nun zwei Möglichkeiten auf das Gerät zuzugreifen:

Weg A) per LAN
Dazu das Gate für den (unkonfigurierten) kabelgebunden Zugang direkt an die Netzwerkkarte eines PC anschließen und die IPv4-Einstellungen automatisch beziehen lassen. In der Anleitung ist es gut versteckt, aber das Gateway hat einen DHCP-Server an Bord und dieser ist im Werkszustand auch aktiviert. Der PC bekommt also automatisch eine IP von Gerät.

Weg B) per WLAN
Alternativ kann man sich ins WLAN des Gateways einwählen. Auch hier wird der DHCP-Server tätig und weist eine IP zu. Das Netzwerk findet man gemäß der nachfolgenden Tabelle inkl. der Zugangsdaten:
Bild

(Die Benutzerzugangsdaten können später im Device Management-Menü unter Administrator Settings angepasst werden.)

In beiden Fällen, kann man dann durch Eingabe der Default-IP (10.10.100.254) direkt die Benutzeroberfläche öffnen. Bitte nicht erschrecken! Im Auslieferungszustand ist dann erstmal alles chinesisch, aber den "English"-Button oben rechts findet man gut:
Bild

Nun kann man per "Quick Configure" die ersten Einstellungen anpassen. Das beschreibe ich nicht weiter, denn hier und da sind die weiteren Einstellungen ganz interessant/nützlich.

WLAN-Einstellungen
Wollt ihr das Gerät im WLAN nutzen, dann sind Einstellungen im folgenden Menüpunkt nötig:
Mode Selection
Bild

Im AP-Mode ist das Gateway ein Accesspoint. Auf diese Weise wurde auch der Erstzugriff via WLAN ermöglicht. Es gibt viele Anwendungsmöglichkeiten, u.a. einen 960Q ins WLAN des USR-W610 einzuwählen. Leider kann ich das nach dem Fresh-Up nicht mehr testen, der Weg über einen externen Router erscheint mir aber ohnehin komfortabler.
Soll das Gateway also via Wifi als Client in einem bestehendem Netzwerk eingebunden werden, so ist der STA Mode zu wählen. Es bezieht dann vom DHCP-Server des Routers seine IP-Adresse in eurem Netzwerk.

Damit das auch gelingt, müsst ihr im nachfolgenden Menüpunkt die WLAN-Zugangsdaten eintragen:
STA Interface Setting
Bild

Unter AP+STA könnte man den AP simultan aktivieren. Der DHCP Mode ist übrigens nur sichtbar, wenn ihr Ethernet Mode auf n stellt. Dazu gleich mehr.

---
An der Stelle noch der allgemein gültige Hinweis zu diesem Gerät: Änderungen auf einer Seite müssen mit Apply bestätigt werden. Anderenfalls werden die geänderten Einstellung nach einen Reload/Seitenwechsel rückgängig gemacht. Nach dieser Bestätigung verlangt das Gerät einen Reset um die Änderungen zu laden. Dazu entweder dem Link folgen
Bild
oder direkt links im Menü zum
Device Management
Bild
und hier Restart Modul bemühen. Das wiederum ist nicht immer sofort nötig, sondern nur wenn ihr eure Änderungen testen/nutzen wollt.
---

LAN-Einstellungen
Wollt ihr das Gerät hingegen festverkabelt im LAN nutzen, dann sind Einstellungen im diesem Menüpunkt nötig:
Ethernet Setting
Bild
Der Port darf nicht geschlossen sein und daher muss Open the Ethernet auf Enable gestellt sein. Der Port Port muss weiterhin als LAN port deklariert sein. Und sehr wichtig (weil für mich aus der Anleitung auf den ersten Blick nicht ersichtlich): der Ethernet Mode muss auf z stehen.
Anschließend müsst ihr in die
AP Interface Setting
und unter LAN Setup die IP-Adresse und Subnet Maske eintragen.
Bild

Es ist mir leider nicht gelungen, dem Gerät über das DHCP des Routers eine IP zuweisen zu lassen. Allerdings war das ja auch erst mein zweiter Anlauf und ich habe das Gerät zuvor nicht aus den Router-Einstellungen gelöscht. Vermutlich hat meine FritzBox der bekannten MAC-Adresse nichts neues zuweisen wollen. Habe das aber auch nicht weiter verfolgt. Sollte an dieser Stelle jemand erfolgreich sein, kann er/sie dass gern unterhalb beschreiben. Der Eintrag DHCP Type hatte hierauf (bei mir) übrigens keinen Einfluss, da er vermutlich nur für Accesspoint-Fähigkeiten relevant ist. Ich habe ihn im folgenden daher deaktiviert.

Nun ist die Verbindung eingerichtet und nach einen Geräteneustart (und etwas Wartezeit) kann man das UI des Gateways unter seiner neuen IP-Adresse aufrufen. Sollte das per DHCP direkt vom Router geklappt haben, dann dort entsprechend zuvor nachsehen bzw. direkt verbinden lassen.

Weiter also mit den eigentlichen Buseinstellungen:
Zuerst unter
Modeselektion
den Data Transfer Mode auf Modbus TCP <=> Modbus RTU festlegen.
Hier zeigt sich auch, dass es sich eigentlich um ein sehr mächtiges Gateway handelt, da es z.B. auch als HTTPD Client parametrisiert werden kann. Man könnte die Modbus RTU Signale also auch in HTTP-Pakete verpacken und durchs Netzt schicken. Aber darum soll es hier nicht gehen und verschlüsselt schient es auch nicht zu gehen.

Im Anschluss also bitte die relevanten Einstellungen im folgenden Menüpunkt vornehmen:
Application Settings
Bild

Für die primäre Funktion sind diese zwei Blöcke relevant:
Uart Setting für die ModbusRTU-seitigen Einstellungen (die Angaben zur Baudrate, Data Bits, Parity und Stop[bit] finden ihr im Datenblatte des eigentlichen Modbusgerätes).
und
Network A Setting für die ModbusTCP-seitigen Einstellungen. Wichtig: das Gateway kann sowohl als Client (ehemals "Master") als auch als Server (ehemals "Slave") fungieren. Für die Kommunikation mit dem Timberwolfserver ist der Betrieb als Server notwendig, sodass der TWS die Kommunikation steuert und Signale anfordert/überträgt. Das Protokoll ist mit TCP recht einfach zu bestimmen und der Port ist "beliebig" wählbar. Port 502 ist der für Modbus "standartisiert". Die Server Addresse bleibt dabei leer. Sollte da etwas drin stehen, wird das ignoriert (soweit ich das beurteilen kann). Passiert z.B. wenn man etwas im Client Mode eingibt und dann wieder zurückwechselt.

Interessanterweise hat das Gerät ein zweites, zuschaltbares "Modbus TCP-Subsystem" (in der Sprache des TWS) das im gleichen Mode wie das erste System betrieben wird. Mir fällt gerade kein Verwendungsbeispiel ein. Entsprechend ist es bei mir deaktiviert. Getestet habe ich es allerdings auch nicht.

Und nun schlägt die Stunde des Timberwolf Servers:
Wie man eine Modbus TCP-SChnittstelle einrichtet, ist im Leitfaden zur Inbetriebnahme sehr gut beschreiben (und schwer ist es auch nicht). Ich verzichte daher auf die ausführliche Anleitung.
Wichtig ist nur, dass ihr unter IP Adresse / Hostname diejenige des USR eintragt und als Port auch die parametrierte (in diesem Bespiele 502 gemäß der Application > Network A Setting des Gateway.
Bild

Hat man zuvor alles richtig gemacht, begrüßen einen direkt nach dem Speichern nun automatisch vier grüne OK's.

Im Anschluss können Geräte angelegt mit passenden Profil versehen werden. Wie das geht, steh im Zweifel hier beschrieben.

Fehlersuche:
Sollte doch etwas nicht gehen, bitte folgendes prüfen:
  • besteht die Netzwerkverbindung bzw. stimmen die Zugangsdaten --> Sollte man sich bei den Zugangsdaten im UI unbemerkt vertan haben, hilft vermutlich nur der Werksreset. Musste ich nicht testen, geht aber vermutlich über den kleinen Knopf neben der Funkantenne. Dazu steht tatsächlich nichts in der Anleitung. Das Device Management-Menü ist in dieser Konstellation ja leider nicht erreichbar.
  • Sind ggf. Portfreigaben (502) am Route nötig?
  • ist die serielle Verbindung Funktionsfähig? Ggf. Stimmt die Polung des RS-485 nicht oder das (Nullmodem-)Kabel am COM-Port (RS-232) ist zu lang. Ggf. sind auch die Signal auf dem RTU wegen fehlerhafter/fehlender Abschlusswiderstände unlesbar.
  • Sendet/empfängt das Gerät/die Geräte auf Modbus RTU-Seite?
  • Stimmen IP-Adressen und Port vom Gateway mit den Einstellungen im TWS überein?
  • darf unterhalb er fortgeführt werden
Viele Erfolg nun also bei eurem eigentlichen Modbus-Projekt.
Liebe Grüße aus Sachsen

Tobias
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Zuletzt geändert von StefanW am Sa Aug 05, 2023 7:34 pm, insgesamt 3-mal geändert.
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mathiasdonath
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#2

Beitrag von mathiasdonath »

Hallo Tobias,

ich habe in meinem Keller seit kurzem einen Wechselrichter von FOX ESS, der eine ModBus Schnittstelle hat. Diese würde ich gerne nutzen, um die Daten des Wechselrichters mittels eines RaspberryPi's in meine SQL Datenbank auf dem NAS zu schreiben.

Ich habe dazu den von Dir beschriebenen Adapter USR-W610 zugelegt und bin dran, ihn zu konfigurieren. Leider habe ich dabei Probleme und hoffe, dass Du mir helfen kannst.

Ich möchte dem Adapter gerne eine feste IP Adresse vergeben und mich über LAN - Kabel verbinden. Ich habe im Keller kein WLAN - eine LAN Verbindung über Kabel ist problemlos machbar. D.h. der Adapter soll per static IP in meinem Hausnetz erreichbar sein (z.B. 192.168.1.201).
Wenn ich es richtig verstanden habe, dann hast Du genau das gemacht?

Ich habe Deine Einstellungen so übernommen - leider ohne Erfolg...

Ich würde mich freuen, wenn Du mir helfen könntest.

Viele Grüße
Mathias
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cybersmart
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#3

Beitrag von cybersmart »

@TobiasLessing
Hi Tobias,

bin gerade auf Deinen ausführlichen Bericht aufmerksam geworden und finde das Geräte von der Spezifikation her super. Aktuell verwende ich Protoss PW11H/PE11H als Modbus RTS <-> Modbus TCP Konverter und die funktionieren einwandfrei und sind super günstig.

Was mich an dem USR-W610 aber begeistert ist, dass er gleichzeitig als WiFi <-> Ethernet Bridge fungiert, und diese Funktion brauche ich gerade im meiner Garage um noch andere WiFi Geräte an mein LAN dort zu bekommen ohne Kabel zu verlegen.
Das passt für mich wie die Faust aufs Auge :-) Danke für die Vorstellung des Geräts hier.

Wer einfach nur ein Modbus RTU <-> Modbus TCP Gateway sucht das günstig ist und sogar auf Hutschiene montiert werden kann - die Protoss-Geräte sind super und günstig, aber man kann nur entweder Ethernet (PE11H) oder Wireless (PW11H) als Gerät kaufen. In den Meisten Fällen wird das auch so gut passen. Fall jemand ein PW11H oder PE11H braucht, ich habe beides hier und werde mir wegen meiner speziellen Anforderung nun mal das USR-W610 und testen bzgl. meines Use-Case.

@mathiasdonath
Vielleicht willst du dein USR-W610 ja gegen mein PE11H (für Ethernet-Anschluss) eintauschen natürlich mit einem Kostenausgleich? Vielleicht ist Hutschiene ja für dich sogar auch noch vorteilhaft? Statische IP ist kein Problem.

Beste Grüße,

Uwe
Zuletzt geändert von cybersmart am Sa Aug 05, 2023 4:22 pm, insgesamt 1-mal geändert.
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#4

Beitrag von TobiasLessing »

Hallo Mathias und Uwe,

freut mich einerseits dass meine kleine Vorstellung hilfreich sein könnte und ärgere mich, dass es nicht auf Anhieb gelungen ist.

@mathiasdonath
Aber dann sehen wir mal wo das Problem liegt...
Da es nun auch schon wieder ein paar Tage her ist, hab ich mich mal in meine Anleitung eingelesen und auch die Hersteller Anleitung noch einmal geöffnet. Einen Verdacht habe ich auch schon.
Aber zuerst: Ja genau dein Setup hab ich auch im Hauswirtschaftsraum (nur mit WLAN, weil der Router gleich daneben hängt) umgesetzt. Per LAN-Kabel und mit deaktiviertem Router WLAN hatte ich es aber auch erfolgreich getestet.
Die Tatsache, dass du meine Einstellungen übernehmen konntest, heißt: die Verbindung zum Gateway ist dir bereits geglückt, oder? Kannst du "nur" keine IP-Adresse vergeben, über die du dann zugreifen möchtest oder gelingt die Kommunikation per Modbus nicht? Wie genau ist dein aktueller Stand? Hast du es zufällig probehalber mal in WLAN-Reichweite über diesen Weg versucht?

Meine erste Vermutung, wenn es nur das IP-Problem ist:
Ist unter Mode Selection der STA Mode ausgewählt? Ich habe das zwar unter die WLAN-Einstellungen geschrieben, es ist aber für beide Wege nötig. Das hätte ich wohl besser deutlich machen müssen. Zu meiner Schande muss ich auch gestehen, dass ich beim "LAN-Test" zu faul war, das USR auf Werkseinstellung zurück zu setzen. Der STA Mode war also sehr wahrscheinlich noch aktiviert, was im Werkszustand nicht der Fall wäre. Dieses Uneindeutigkeit ist mir daher leider nicht aufgefallen.

Sollte was in der Modbus-Kommunikation haken, schlagen ich vor: du machst einen neuen Thread auf, stellt dort das Setting vor und lädst das Datenblatt mal hoch. Dann versuchen wir es dort zu lösen.

@cybersmart
Deine Anwendung klingt, als würdest du den AP und STA-Mode gleichzeitig nutzen wollen, oder? Also das USR als WLAN-Access-Point (AP) für die übrigen Teilnehmer in der Garage und das USR selbst dann via LAN ins Netz des Routers? In der Anleitung wird das unter Punkt 2.1.3AP+STA mode "beschrieben".
Ohne Gewähr, vermute ich, dass du dann den ethernet Mode n verwenden musst.
Aber Achtung: du hast dann physisch zwei Netzwerke mit unterschiedlichen Adressräumen und die Teilnehmer müssten durchgeroutet werden. Wie das im USR geht, weiß ich jedoch nicht. Das umgewandeltes Modbus TCP wird sich dann auch nur im Adressbereich der Garage bewegen.

Hast du das USR schon bestellt? Ich könnte mich morgen mal aufschalten und in den (AP-)Einstellungen etwas herumsuchen, bevor du es unnötiger weiser kaufst. Ein einfacher Repeater könnte vielleicht doch eher (und günstiger) zum Ziel führen.
Nur am Rande: bei Ebay hab och das PW11H für 35€ gefunden. Hast du es günstiger gesehen?

Na dann. Viele Grüße aus Sachsen
Tobias
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#5

Beitrag von cybersmart »

Hallo Tobias,

ich habe das USR mal bei Amazon bestellt und wenn es doch nicht passt geht es halt zurück.
Bei mir soll es den PW11H ersetzen, um insgesamt ein Gerät weniger im Dauerbetrieb zu haben.
Dabei soll es mit dem LAN in der Garage verbunden sein und im AP Mode als Bridge (per Kabel) ins LAN dienen. So meine Hoffnung, dass das geht. Meine Alternative wäre in der Tat ein Repeater/AP.

Den PE11H hatte ich mal für ca 30 EUR gekauft ebenso wie das PW11H.

Mal sehen wie sich der USR macht, ich berichte dann.
VG, Uwe

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#6

Beitrag von TobiasLessing »

Hallo Uwe,

dann wünsche ich dir viel Erfolg. Ich hab mich eben mal am USR angemeldet.
Wenn nicht nötig, würde ich meine Einstellungen tatsächlich nicht verstellen. Wenn ich in den AP Mode wechsle, komme ich nicht mehr über meine Fritzbox drauf und müsste das Gateway recht umständlich direkt via Kabel an den PC anschließen.

Aber wenn du den AP-Mode auswählst und unter AP Interface Setting im LAN Setup ein Default DHCP Gateway aus deinem ursprünglichen Adressbereich wählst, könnte es eventuell klappen. Dann solltest du den anderen Teilnehmern aber besser händisch eine IP zuweisen und den DHCP am USR deaktivieren, damit du keine doppelten IPs vergibst. Spiel mal mit dem Ethernet Mode. Ich würde so vielleicht sogar mit "z" beginnen.

Berichte uns gern im Anschluss ob das geht. In diesem Fall wäre es tatsächlich gleichzeitig Modbus-Gateway und Ethernet-Repeater.
Ich drück dir die Daumen. Solltest es doch nötig werden, klemme ich mein USR auch ab und wechsele den Modus.

Na dann. BIs später.
VG Tobias
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#7

Beitrag von cybersmart »

@TobiasLessing Heute ausgepackt, angeschlossen ans LAN und AP Mode aktiv und eigentlich sofort hat das Gerät wunderbar als Wifi <-> LAN Bridge funktioniert. DHCP-Server des AP musste ich lediglich deaktivieren und eine statische IP-Adresse aus dem LAN vergeben.
Also dieser Teil funktioniert schonmal direkt ohne viel rumspielen. :handgestures-thumbupright:

Jetzt noch Modbus RTU-Gerät anschließen und Modbus TCP konfigurieren dann kann er zeigen ob auch das auf Anhieb klappt und wenn ja ist es für mich wirklich perfekt weil ich nur ein einziges Gerät brauche das zugleich in der Garage für mich ein WLAN aufspannt ohne Routing direkt als Bridge im LAN. Bin einfach ein Freund davon möglichst wenige Geräte zu verwenden - deshalb ist der TWS ja auch so interessant, aber eben für die Garage wäre er oversized :-)

Ich berichte sobald alles angeschlossen ist. Habe auf den ersten Blick keine Möglichkeit gefunden ein Backup der Config zu erstellen ....
Zuletzt geändert von cybersmart am Do Aug 10, 2023 12:19 pm, insgesamt 1-mal geändert.
VG, Uwe

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#8

Beitrag von cybersmart »

So, erste Probleme :-(
In der Garage die per VPN mit dem Haus verbunden ist wurde der USR nun installiert. Es gibt keine Probleme wenn ich mit einem Teilnehmer aus dem LAN der Garage (10.82.9.0/24) mit dem USR 10.82.9.4 kommunizieren will.
Komme ich aber aus einem anderen Subnetz (geroutet ohne NAT) 10.82.1.0/24 und versuche den USR auf 10.82.9.4 zu erreichen gibt es vom USR keine Antworten. Firewall ist hier nicht relevant, alle anderen Ziele in 10.82.9.0/24 sind auch einwandfrei aus 10.82.1.0/24 zu erreichen.

Offenbar will der USR nur lokal kommunizieren und schränkt sich dabei hart auf das Subnet ein in dem er ist.
Werde mal etwas spielen und ihm erstmal eine erweiterte Subnetz-Maske 255.255.0.0 geben um ihn evtl. dadurch zur Kommunikation mit einem anderen Subnetz zu bewegen. Im WAN Mode will ich ihn eigentlich nicht betreiben.
VG, Uwe

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#9

Beitrag von cybersmart »

So, das Problem liegt darin, dass der USR-W610 keine Option bietet bei der Konfiguration seines LAN-Interfaces auch ein Default Gateway anzugeben. Das führt dazu, dass er nur mit Geräten aus seinem eigenen Subnetz kommunizieren kann. Anfragen aus einem anderen Subnetz sind nicht möglich :-(

Das ist echt bitter, ich habe aktuell keine Möglichkeit gefunden, das zu lösen.
DHCP scheint auch nicht möglich zu sein (dass das LAN-Interface als DHCP Client agiert, das geht nur im WAN Modus des USR der aber dann dazu führt, dass alle Clients am AP des USR dann in einem eigenen Subnetz sind und dort dann nicht erreicht werden können da NAT ohne Option für Port Forwarding).

So vielversprechend das USR auf den ersten Blick war, so ernüchternd ist nun das Ergebnis für meinen Anwendungsfall.

Wenn man am AP des USR in dessen Subnetz (RJ45-Interface auf WAN konfiguriert) nur Geräte betreibt die eine Kommunikation nach außen aufbauen aber nicht von der WAN-Seite aus erreichbar sein müssen, dann kann man den USR gut verwenden. Bei mir ist es ein Garagentor-Controller der eigentlich über http-Kommandos gesteuert wird, aber auch optional über MQTT arbeitet. Das werde ich nun noch verproben, dann steuere ich über den MQTT Broker am TWS das Garagentor, aber leider auch eine unschöne Lösung von "hinten durch die Brust".
Zuletzt geändert von cybersmart am So Aug 27, 2023 5:22 pm, insgesamt 2-mal geändert.
VG, Uwe

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#10

Beitrag von Sunshinemaker »

Moin,

Ich hab nach einigen hin und her und auch nach vielen Resets, ja den Knopf unterhalb der Antenne solange drücken bis sich das Blinkmuster ändert, hab ich es geschafft das gute stück so Inbetrieb zu bekommen wie ich es mit vorgestellt hab :)

Ich hab es Per LAN angebunden. Ich kann sogar weiterhin auf die Oberfläche drauf zugreifen.

Das einzige was mich wirklich stört ist das das Gerät nicht zuverlässig in meinem Router angezeigt wird. Ob das nun am Gerät oder Router oder einer Mischung aus beiden ist weiß ich nicht.

Aufreden fall das wichtigste: Die Einbindung in den TWS lief ohne Probleme, zumindest nachdem die Einstellungen auf dem W610 richtig waren :mrgreen:

Ohne dich wäre ich nicht auf das gerät aufmerksam geworden :clap:
LG Sören

TWS 3500 XL / ID 846 / VPN:offen / Reboot nach Rücksprache
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