Modbus RTU vs. TCP i husets CTS‑løsning

Modbus RTU vs. TCP i husets CTS‑løsning

Termostaten klikker, ventilationsanlægget suser svagt, og måleren i bryggerset tæller stille videre. Bag kulissen udveksler alle disse enheder data, som holder dit hus behageligt, energieffektivt – og i live. Men hvordan taler de egentlig sammen? I langt de fleste danske hjem hedder det korte svar Modbus.

Modbus har imidlertid to ansigter: den klassiske RTU-udgave over RS-485 og den moderne TCP-variant over Ethernet/IP. Den ene trives i støvede teknikskabe og kan sno sig hundrede meter på to tynde kobberledere; den anden svømmer problemfrit rundt på dit eksisterende netværk med gigabit-switches og Wi-Fi-broer.

Valget mellem de to kan virke som et simpelt spørgsmål om “gammel” kontra “ny” teknologi – men i praksis handler det om driftssikkerhed, cybersikkerhed, omkostninger og ikke mindst fremtidssikring. Skal varmepumpen, fjernvarmeunitten, ventilationen, målerne og I/O-modulerne kobles på ét fælles backbone, eller giver det bedre mening at holde feltbussen ude i felten og lade en gateway løfte trafikken op i skyen?

I denne artikel dykker vi ned i Modbus RTU vs. Modbus TCP og stiller skarpt på, hvad du som boligejer, installatør eller CTS-nørd bør overveje, før kablerne trækkes og styresystemet sættes i drift. Vi sammenligner de to protokoller, ser på praktiske valgkriterier og slutter af med konkrete arkitekturforslag og en beslutningsguide.

Spænd sikkerhedsselen, åbn teknikrummet – og lad os finde ud af, hvilken Modbus-vej der fører til det smarte hjem uden hovedbrud.

Modbus RTU og Modbus TCP – hvad er forskellen?

Modbus så dagens lys i 1979 som en åben industriprotokol til styring af PLC’er og andet automationsudstyr. I dag findes den i flere varianter, hvoraf Modbus RTU og Modbus TCP er de mest udbredte. Begge bruger samme applikationslag – de velkendte funktionskoder, adresser og registre – men de transporteres over vidt forskellige fysiske og datalink-lag.

Fysiske lag og topologier

• Modbus RTU (RS-485)
  
  • Medie: Tvundet, skærmet kobberpar (RS-485 A/B).
  • Topologi: Line/bus med terminering i hver ende; maks. 32-128 noder pr. segment afhængigt af driver-chip.
  • Kabellængde: Op til 1.200 m ved 9,6 kbit/s; længden falder ved højere baudrater.
  • Hastighed: Typisk 9,6 kbit/s – 115,2 kbit/s (industristandard), enkelte anvender op til 1 Mbit/s.
  • EMC-robusthed: Differentialsignal gør den relativt støjimmun.
• Modbus TCP (Ethernet/IP)
  
  • Medie: CAT-5e/6 kobber, fiber eller Wi-Fi (sjældent i CTS).
  • Topologi: Stjerne via switch, ring eller mesh; ingen praktisk begrænsning på antal noder.
  • Kabellængde: 100 m mellem aktive komponenter (kobber), ubegrænset med fiber.
  • Hastighed: 10/100/1000 Mbit/s – langt højere end RTU.
  • Infrastruktur: Genbrug af husets netværk, PoE-forsyning mulig.

Kommunikationsmodel

Egenskab	Modbus RTU	Modbus TCP
Terminologi	Master ↔ Slave	Client ↔ Server (TCP/IP)
Transport	Seriel (RS-485)	TCP port 502 over Ethernet/IP
Datapakke	CRC-16	TCP checksum + MBAP-header
Latency	Typisk <50 ms pr. forespørgsel	<5 ms på lokalnet
Broadcast	Adresse 0 tilladt	Ikke understøttet

Typiske cts-enheder i boligen

I en bolig-CTS (Central Tilstandsstyring) møder man ofte en blanding af RTU og TCP:

1. Varmepumper & fjernvarmeunits – leveres oftest med RS-485/RTU for simpel integration.
2. Ventilationsaggregater & varmegenvinding – både RTU og TCP findes; TCP vinder frem pga. app-styring.
3. Energimålere (el, vand, varme) – små DIN-skinne moduler med RTU; nye MID-godkendte modeller fås med TCP/M-Bus-over-TCP.
4. I/O-moduler & relækort – typisk RTU når de sidder i tavlen, TCP når de monteres som netværks-edge-devices.

Styrker og begrænsninger

• Modbus RTU – styrker
  • Meget lav hardwarepris (simple transceivere).
  • Nemt at kable i eksisterende føringsveje sammen med 24 V forsyning.
  • God mod støj på store afstande.
• Modbus RTU – begrænsninger
  • Seriel flaskehals – én master ad gangen, pollet trafik.
  • Kapsling af EMC-følsomme ledninger kræver korrekt skærmning og jordreference.
  • Kommissionering: terminering, bias-modstande og adresse-håndtering kan være tidskrævende.
• Modbus TCP – styrker
  • Høj båndbredde og lav latency – velegnet til web-dashboards og datalogging.
  • Bruger eksisterende IP-infrastruktur, let at skalere.
  • Understøtter flere samtidige klienter (SCADA, BMS, app, cloud).
• Modbus TCP – begrænsninger
  • Ukrypteret – kræver netværkssegmentering eller VPN for sikkerhed.
  • Ethernet-udstyr dyrere end simple RS-485-dongler.
  • Mere følsom for strømudfald, da switche og PoE-injektorer skal sikres.

Essensen er, at Modbus RTU er enkelt, billigt og robust i feltet, mens Modbus TCP giver hastighed, fleksibilitet og nem integration i det digitale hjemmenetværk. Valget – eller kombinationen – afhænger af bygningsstørrelse, krav til responstid og budget, hvilket vi dykker videre ned i i de følgende afsnit.

Valgkriterier i en bolig-CTS

Boligens CTS kører ofte 24/7 i årtier, og den største enkeltfaktor for oppetid er signalets robusthed:

• Modbus RTU (RS-485) er differentiel og immun over for støj, når kablet føres korrekt (twisted pair, skærm og jordforbindelse ét sted). Det tåler let 2 kV transienter og store potentialeforskelle mellem noder.
• Modbus TCP (Ethernet) er også differential, men følsom over for EMC, hvis patchfelter, stik eller skærme ikke er jordet. Til gengæld kan det køre via fiber, der helt eliminerer overspændinger.

Kabellængder, terminering og potentialeudligning

Kriterium	RTU	TCP
Maks. segmentlængde	1 200 m (9600 bps) → 300 m (115 kbps)	100 m pr. kobber-hop (Cat-5e/6); ubegrænset via fiber/switche
Terminering	120 Ω i hver ende, bias-modstande centralt	Ingen (indbygget i PHY)
Potentialeforskel	< -7 V til +12 V mellem A/B; resten via skærm	Galvanisk isolation i trafo; fiber fjerner behovet

Antal noder, skalerbarhed og topologi

• RTU: 32 enheder pr. segment (typisk), op til 247 logiske adresser. Flere noder kræver repeatere eller gateways. Lineær bus – ingen stjerneafgreninger.
• TCP: Praktisk talt ubegrænset antal IP-noder. Mulighed for stjerne, ring, mesh og trådløse links. Skaleres ved at tilføje switches.

Scan-tider, polling og bus-belastning

En komfortabel rumregulering kræver typisk data hver 1-5 sek. Både RTU og TCP klarer dette, men detaljerne adskiller sig:

• RTU: Master poller sekventielt. Jo flere noder og registre, desto længere rundetid. Ved 38 400 bps og 20 enheder kan en fuld cyklus let nå 2-3 sek. Optimeringsgreb: grupper registre, undgå Read Holding Register ét ad gangen, og brug fast connect.
• TCP: Parallelle sockets gør det muligt at spørge flere enheder på én gang. 100 Mbit Ethernet har rigelig båndbredde; flaskhalsen er CPU i master og slave.

Netværksintegration: Switches, vlan og poe

• Dedikeret CTS-LAN: Giver deterministisk trafik og enklere fejlsøgning.
• VLAN-segmentering: Holder varmepumpe, ventilation og målere adskilt fra husets øvrige netværk.
• Power-over-Ethernet: Kan forsyne IoT-sensormoduler og små PLC’er med én ledning – men husk budget (13 W typisk) og UPS, hvis der kræves nødstrøm.
• Switch-valg: Brug industrielle eller »smarte« hjemmeswitche med IGMP-snooping for at dæmpe broadcast-storme.

Cybersikkerhed

1. Ukrypteret Modbus: Alle kommandoer går i klartekst; hverken RTU eller TCP har indbygget autentifikation.
2. Segmentering & firewall: Placer Modbus-gateways i DMZ. Bloker TCP/502 og serielle porte fra internettet.
3. VPN eller TLS-tunnel: Sikrer fjernadgang til CTS, hvis fjernvarmeselskab eller installatør skal monitorere anlægget.
4. Bruger-/rollebaseret styring: Ligger over Modbus (f.eks. via SCADA-software).

Økonomi: Kabler, hardware og drift

Post	RTU	TCP
Kabel	2×2×0,34 mm², skærmet (< ~ 4 kr/m)	Cat-6 U/FTP (< ~ 2 kr/m)
Aktiv hardware	USB/RS-485 adapter 200-400 kr; gateway 1 500-2 500 kr	Switch 200-1 000 kr; PoE-switch 1 200-2 500 kr
Licenser	Ofte inkl. i PLC/SCADA	Evt. IP-baseret licens pr. kanal i nogle HMI-pakker
Idriftsættelse	Tid til terminering, OHM-målinger og adressering	Tid til IP-plan, DHCP/Statisk, VLAN & firewall-regler
Vedligehold	Næsten ingen – kablet ligger stabilt	Firmware-patches til switch, gateway og IoT-enheder

Hurtig tommelfingerregel

RTU er billigt og robust til få noder over længere afstande i støjede miljøer (fyrrum, teknikskakt). TCP giver fleksibilitet, let adgang til data og fremtidssikret sikkerhed – men kræver netværksdisciplin. Hybrid: RTU i feltet med én gateway til husets Ethernet-rygrad giver det bedste fra begge verdener.

Arkitektur, implementering og best practice

Anbefalet arkitektur til moderne bolig-cts

Den mest robuste og fremtidssikre løsning i et parcel- eller rækkehus er typisk en hybridarkitektur:

• Modbus RTU (RS-485) som lokal felbus mellem teknikskab, varmepumpe, ventilationsaggregat, målere og eventuelle I/O-moduler.
• Modbus TCP/IP som ryggrad mellem husets gateway/PLC og visualisering (HMI, app eller cloud). Her kan Ethernet-switch, evt. PoE, og VLAN anvendes til segmentering.
• RTU↔TCP-gateway (ofte indbygget i PLC eller DIN-rail-gateway) binder de to verdener sammen. Gateways muliggør kortere RS-485-sløjfer, færre EMC-problemer og enklere fejlsøgning.

Adressering og register-mapping

Parameter	RTU	TCP
Enhedsadresse	1-247 (1 byte)	Unit ID (beholder RTU-adressen) + IP
Transport	RS-485 frame	TCP-segment på port 502 (default)
Offset	Ofte 1-baseret	Ofte 0-baseret – aftal altid entydigt
Typisk mapping	Holding 40001-49999	Samme, men kan lægges i 32-bit blocks

Lav en entydig registertabel fra starten. Brug FC03/0x03 (Read Holding) til analoge værdier, FC06 (Write Single) til sæt-punkter og FC16 (Write Multiple) til bulk-skriv. Undgå proprietære offsets; hold dig til fabrikantspecifikke ranges (fx 40 001-40 500 til varmepumpens drift).

Timeouts og fejlhåndtering

1. RTU: 3,5 tegn-tids tavshed = frame-delimiter. Sæt reply timeout til 100-200 ms for lokale noder, 500 ms for ude-følere.
2. TCP: Brug socket-timeout < 1 s for hurtig detektion. Aktiver Keep-alive for at undgå zombie-forbindelser.
3. Implementér retry-count (typisk 3) og eksponentiel backoff for ikke at drukne bussen.
4. Log Exception Codes (01, 02, 03, 04) i CTS-loggeren – de er guld værd ved fejlsøgning.

Kabelvalg og skærmning (rs-485)

• Kabeltype: F/UTP Cat5e eller egentligt RS-485-par “0,64 mm twisted pair, skærmet”. Impedans 120 Ω.
• Topologi: Daisy-chain (bus). Ingen stjerne eller ring.
• Terminering: 120 Ω i begge ender + midttræk-bias (680 Ω til +5 V / GND).
• Potentialudligning: Forbind drain-wire/skærm til fælles PE ét sted (gateway-enden).
• Maks. længde: 1200 m @ 9600 bit/s – men hold dig < 200 m og 38 400 bit/s i boliger.

Fejlsøgning og monitorering

• Brug USB-RS-485 dongle + gratis sniffer (Modbus Doctor, QModMaster) til at lytte på RTU-bussen in-line.
• På TCP-siden: Wireshark med filter tcp.port == 502, eller benyt PLC-logning.
• Lad gateways og PLC’er sende IEC 104 syslog eller MQTT-events til et centralt log-panel (Grafana/Influx).
• Dokumentér fysisk node-liste & registermap i et delt Git-repo eller cloud-dokument; holder styr på ændringer.

Eksempelscenarier

1. Enkeltfamiliehus med kun varmepumpe + energimåler
   RTU direkte fra PLC til to noder. Ingen Ethernet kravet – ren RTU er billigst.
2. Villa med varmepumpe, ventilation, PV-inverter og carport-lader
   PLC med indbygget RTU og Ethernet. Brug RTU til teknikskab-enheder, TCP til inverter + lader. Hybrid.
3. Større bolig/klyngehus med fælles CTS-server
   Alt udstyr har allerede RJ45. Central switch med VLAN og firewall mod internet. Ren TCP giver lav latens og enkel routing.

Beslutningsguide

Brug skemaet som tommelfingerregel:

Kriterium	Vælg RTU	Vælg TCP	Vælg Hybrid
Antal enheder	< 10	> 20 eller distribueret	10-20 blandet felt/IT
Kabelføring	Nyt buskabel muligt	Eksisterende Ethernet	Begge dele tilgængelige
EMC-miljø	Høj støj (motorer)	Lav-moderat	Blandet
Cybersikkerhed	Isoleret teknikrum	Remote adgang ønsket	Begge
Budget	Fokus på lav CAPEX	Fokus på lav OPEX / cloud	Middel

Husk: det vigtigste er konsekvent dokumentation og entydig adressering. Uanset valg af protokol er en struktureret registermap, regelmæssig logging og korrekt skærmet kabelføring nøglen til en stabil og fremtidssikker CTS-løsning.