Milesight UC100: Modbus-Geräte per LoRaWAN in die Cloud bringen

In vielen Betrieben stehen Maschinen, Zähler und Anlagen, die längst Daten liefern könnten, es aber nicht tun. Der Grund ist fast immer derselbe: Sie sprechen Modbus über eine RS485-Leitung, hängen an einem verdrahteten Bus und haben keinen direkten Weg in die Cloud.

Der Milesight UC100 ist ein kleines Gerät, das genau diese Lücke schließt. Er liest Modbus-Daten aus und funkt sie per LoRaWAN weiter, ohne dass eine einzige neue Datenleitung gezogen werden muss. In diesem Beitrag erklären wir, wie der UC100 funktioniert und was er im Betrieb möglich macht.

Inhaltsverzeichnis

• Das Problem: Modbus-Daten hängen am Kabel
• Was ist der Milesight UC100?
• Wie der UC100 funktioniert, Schritt für Schritt
• Praxisbeispiel: Die Wirkleistung eines Stromzählers auslesen
• Vom Gerät in die Cloud: die Architektur
• Was der UC100 möglich macht
• Ehrliche Grenzen
• Einordnung: Alternativen und Abgrenzung
• merkaio: Retrofit aus einer Hand
• Quellen

Das Problem: Modbus-Daten hängen am Kabel

Modbus ist ein offenes Industrieprotokoll, das bereits 1979 von Modicon (heute Teil von Schneider Electric) veröffentlicht wurde und sich bis heute als De-facto-Standard gehalten hat ^[4][5]. Es ist herstellerneutral, lizenzfrei und einfach, deshalb sprechen es bis heute unzählige Geräte.

Die in der Fläche häufigste Variante ist Modbus RTU, eine kompakte, serielle Übertragung mit CRC-Prüfsumme, die meist über RS485 läuft ^[5]. Funktional folgt Modbus einem einfachen Abfrageprinzip: Ein Master (heute spricht die Modbus Organization von Client und Server) fragt nacheinander die angeschlossenen Geräte ab, jedes davon über eine Bus-Adresse im Bereich 1 bis 247 ^[4][5]. Die Messwerte stehen in 16-Bit-Registern, die der Master ausliest.

Was spricht Modbus RTU? In der Praxis sehr viel: Energie- und Stromzähler, Leistungsanalysatoren, SPS, Frequenzumrichter, Wechselrichter, HVAC- und Kältetechnik, Wechselrichter in PV-Anlagen sowie Durchfluss- und Füllstandssensoren ^[5]. Das Problem dabei: RS485 ist ein verdrahteter, serieller Bus. Die Geräte haben keine eigene IP-Adresse, die Reichweite einer Leitung liegt bei rund 1200 Metern, und ein direkter Weg ins Internet fehlt ^[5]. Wer diese Daten in eine Cloud oder ein Dashboard bringen will, braucht eine Brücke.

Was ist der Milesight UC100?

Der UC100 ist genau diese Brücke: ein Modbus-zu-LoRaWAN-Konverter ^[3]. Laut Datenblatt liest er bis zu 32 Modbus-RTU-Geräte aus und unterstützt bis zu 32 Modbus-Register beziehungsweise Kanäle ^[1][2]. (Ein Hinweis zur Sorgfalt: Die Produktseite nennt teils „64 Register", das technische Datenblatt und das User Guide sprechen jedoch übereinstimmend von 32. Für die Planung gilt der Datenblatt-Wert.)

Die wichtigsten Eckdaten aus dem Datenblatt ^[1]:

• Modbus-Seite: eine RS485-Schnittstelle über 2-poligen 3,5-mm-Klemmenblock, Baudraten von 1200 bis 115200 bps, ein zuschaltbarer 120-Ohm-Abschlusswiderstand. Unterstützt werden Modbus RTU und ein Passthrough-Modus.
• Funk-Seite: LoRaWAN in OTAA/ABP, Klasse C, mit den Bändern EU868 sowie CN470, IN865, RU864, US915, AU915, KR920 und AS923. Die Sendeleistung liegt bei 16 dBm im 868-MHz-Band, die Empfindlichkeit bei -137 dBm.
• Bauform und Strom: kompaktes Kunststoffgehäuse (PC+ABS) mit 70 × 45 × 13 mm und 32 g, Schutzart IP30, Betriebstemperatur -20 bis 60 °C. Versorgt wird der UC100 mit DC 5 bis 24 V oder per USB-Type-C (5 V/1 A), bei unter 0,5 W Verbrauch, inklusive Überspannungs- und Verpolungsschutz.

Den UC100 gibt es in zwei Varianten: mit interner Antenne und als UC100 (EA) mit externer SMA-Antenne ^[1]. Beide sind reine LoRaWAN-Geräte. Wer Mobilfunk statt LoRaWAN braucht, schaut bei Milesight auf die separate UC300/UC500-Reihe.

Wie der UC100 funktioniert, Schritt für Schritt

Im Betrieb übernimmt der UC100 die Rolle des Modbus-Masters auf dem RS485-Bus. Der Ablauf:

1. Anschließen: Das Modbus-Gerät wird über RS485 mit dem UC100 verbunden, der Bus über den 120-Ohm-Schalter abgeschlossen.
2. Konfigurieren: Über den USB-Type-C-Port und die kostenlose Milesight ToolBox-Software legen Sie fest, welche Register in welchem Intervall ausgelesen werden ^[1][2]. Alternativ funktioniert die Konfiguration aus der Ferne per LoRaWAN-Downlink, und Firmware-Updates laufen über FUOTA.
3. Auslesen und Funken: Der UC100 pollt die konfigurierten Register und verpackt die Werte in LoRaWAN-Uplinks. Im Passthrough-Modus reicht er Modbus-Anfragen transparent durch.
4. Robustheit: Fällt das Funknetz aus, speichert der UC100 bis zu 800 Datensätze lokal und sendet sie später per Datenretransmission nach ^[1]. Über bis zu 16 IF-THEN-Regeln und das Milesight-D2D-Protokoll kann er sogar autonom reagieren, etwa Schwellwert-Alarme auslösen, ohne dass ein Server in der Schleife sein muss ^[1][2].

Weil der UC100 in LoRaWAN-Klasse C arbeitet, ist er dauerhaft empfangsbereit und reagiert schnell auf Downlinks. Was die Geräteklassen praktisch bedeuten, haben wir in unserem Beitrag zu den LoRaWAN-Klassen A, B und C erklärt. Die eigene Funkreichweite gibt Milesight für den UC100 mit bis zu 2 km in Städten und 15 km in ländlicher Umgebung an ^[1].

Praxisbeispiel: Die Wirkleistung eines Stromzählers auslesen

Konkret wird es an einem verbreiteten Beispiel: einem Eastron SDM630, einem dreiphasigen Modbus-RTU-Energiezähler für die DIN-Schiene. So binden Sie dessen Gesamtwirkleistung an:

1. Verdrahten: Die RS485-Klemmen (A/B) des SDM630 an den 2-poligen RS485-Anschluss des UC100 legen und den Bus mit dem 120-Ohm-Schalter abschließen.
2. Serielle Parameter abgleichen: In der ToolBox unter den RS485-Einstellungen die Werte des Zählers eintragen. Der SDM630 nutzt im Auslieferungszustand 9600 Baud, 8 Datenbits, 1 Stoppbit, keine Parität und die Modbus-Adresse 1 ^[10]. UC100 und Zähler müssen hier exakt übereinstimmen.
3. Modbus-Kanal anlegen: Einen der 32 Kanäle konfigurieren: Slave ID 1, Startadresse 0x0034 (Register 30053, „Total system power" in Watt), Typ „Input register / Float" und Byte Order ABCD ^[2][10]. Der SDM630 liefert Messwerte als 32-Bit-IEEE-754-Float über zwei Register, höherwertiges Register zuerst, ausgelesen mit Function Code 04 ^[10]. Mit der „Fetch"-Funktion lässt sich der Kanal sofort testen.
4. Sendeintervall setzen: Über das Reporting Interval festlegen, wie oft der UC100 die Kanaldaten funkt (1 bis 1080 Minuten, Standard 20 Minuten) ^[2].
5. Fertig: Der UC100 pollt das Register im eingestellten Takt und schickt die Wirkleistung per LoRaWAN-Uplink an Gateway, Network Server und Dashboard.

Dasselbe Muster gilt für andere Werte: Beim SDM630 liegt die Spannung L1 auf 0x0000 (30001), die importierte Wirkarbeit auf 0x0048 (30073) ^[10]. Statt eines Zählers lässt sich genauso eine SPS, ein Frequenzumrichter oder ein anderer Sensor mit Modbus-RTU-Schnittstelle anbinden.

Vom Gerät in die Cloud: die Architektur

Der UC100 ist ein Baustein in einer durchgängigen Kette. Der typische Weg sieht so aus:

Modbus-Gerät → UC100 → LoRaWAN-Gateway → LoRaWAN Network Server → Dashboard.

Das Gateway empfängt die Funkpakete und gibt sie an einen LoRaWAN Network Server weiter. Hier bietet sich das quelloffene ChirpStack an, das genau diese Rolle übernimmt und Daten über MQTT oder HTTP an Anwendungen weiterreicht, etwa an ThingsBoard, Grafana oder Node-RED ^[6]. Welche Plattform für die Auswertung sinnvoll ist, hängt vom Anwendungsfall ab. Unser Vergleich ThingsBoard vs. Grafana hilft bei der Einordnung.

Genau diesen Stack bietet merkaio als europäisch gehostete, souveräne Plattform an, von der LoRaWAN-Anbindung über ChirpStack bis zur Managed Plattform. So bleiben Konfiguration, Daten und Kosten in Ihrer Hand.

Was der UC100 möglich macht

Der eigentliche Wert des UC100 liegt in den Anwendungsfällen, die er ohne neue Verkabelung erschließt:

• Energie-Submetering: Bestehende Modbus-Stromzähler je Maschine, Linie oder Gebäudeteil auslesen und so Verbräuche transparent machen, eine typische Grundlage für ein Energiemanagement nach ISO 50001.
• Maschinen- und Produktionsmonitoring: Register von SPS oder Frequenzumrichtern erfassen, etwa Betriebsstunden, Zustände oder Zähler, für Auswertung und vorausschauende Instandhaltung.
• Gebäudetechnik: HVAC-, Kälte- oder Heizungsregler anbinden und in ein übergreifendes Monitoring holen.
• Wasser und Pumpen: Durchfluss- und Füllstandswerte von verteilten, oft schwer verkabelbaren Standorten erfassen.
• Ablesen ohne Kabel: Geräte an Orten anbinden, an denen sich neue Datenleitungen schlicht nicht lohnen.

Warum LoRaWAN das möglich macht: Die Technik funkt lizenzfrei im ISM-Band über große Distanzen, durchdringt Gebäude und kommt mit sehr wenig Energie aus ^[7]. Statt Gräben zu ziehen oder Ethernet zu verlegen, genügt ein Gateway in Reichweite. Wer den Hintergrund zu Aufbau und Betrieb sucht, findet ihn in unserem Beitrag zur IoT-Plattform-Falle.

Ehrliche Grenzen

LoRaWAN ist kein Allheilmittel, und das gehört zur Planung dazu. In Europa gilt im 868-MHz-Band eine Duty-Cycle-Begrenzung von rund 1 Prozent auf den Hauptkanälen, in der Praxis also nur wenige Sekunden Sendezeit pro Stunde ^[8]. Die Datenraten sind niedrig, die Nutzlasten klein, und sinnvolle Sendeintervalle liegen im Minuten- bis Stundentakt ^[9].

Daraus folgt: Der UC100 ist für periodisches Monitoring gemacht, nicht für millisekundengenaue Regelkreise oder Aktorsteuerung in Echtzeit ^[9]. Wer eine Maschine sicherheitsrelevant regeln will, braucht weiterhin die lokale Steuerung. Wer Messwerte sammeln, auswerten und alarmieren will, ist mit dem UC100 richtig.

Einordnung: Alternativen und Abgrenzung

Der UC100 ist nicht das einzige Gerät seiner Art. Vergleichbare Modbus-zu-LoRaWAN-Konverter sind etwa der Dragino RS485-LN und RS485-BL oder das Adeunis-Modbus-Interface. Für Anwendungen mit zusätzlichen Ein- und Ausgängen führt Milesight selbst den größeren UC300. Welches Gerät passt, hängt von Anzahl der Register, Stromversorgung und Schutzart ab.

Wenn Modbus-Anbindung nur ein Teil eines größeren Aufbaus ist und Sie Konnektivität, Datenhaltung und Dashboards in einem Gerät bündeln wollen, lohnt der Blick auf unsere eigene Appliance merkaio edge pro.

merkaio: Retrofit aus einer Hand

Ein einzelner Konverter ist schnell gekauft. Der Aufwand steckt in der sauberen Kette: das richtige Gerät auswählen, die Register korrekt mappen, ein Gateway platzieren, den Network Server betreiben und die Daten verlässlich in ein Dashboard bringen.

Genau das ist merkaios Ansatz: IoT-Infrastruktur vom Sensor bis in die Cloud, geplant, installiert und betrieben aus einer Hand. Wenn Sie bestehende Modbus-Anlagen anbinden wollen, lassen Sie uns über Ihren Anwendungsfall sprechen. Projekt besprechen.

Quellen

• [1] Milesight UC100 Datenblatt (PDF)
• [2] Milesight UC100 User Guide (PDF)
• [3] Milesight UC100 Produktseite
• [4] Modbus Organization, Introduction to Modbus
• [5] Modbus, technische Übersicht (Wikipedia)
• [6] ChirpStack, LoRaWAN Network Server, Dokumentation
• [7] The Things Network, What is LoRaWAN
• [8] The Things Network, Duty Cycle (ETSI EN 300 220)
• [9] The Things Network, LoRaWAN Limitations
• [10] Eastron SDM630 Modbus Protocol (PDF)