Protokół Modbus jest ogólnie określany jako dziadek sieci przemysłowych. W obecnej dobie usług sieciowych i protokołów komunikacji internetowej komunikacja i prośba o odpowiedź na scenariusze komunikacji są praktycznie malownicze. Protokoły Modbus są łatwo konfigurowane zgodnie z wymaganiami przemysłowymi i biznesowymi. Ze względu na tę ogromną popularność i powszechne zastosowania w wielu domenach, ten artykuł zawiera szczegółowy przegląd komunikacji Modbus, jej kodów funkcjonalnych, implementacji i aplikacji.
Co to jest Modbus?
Modbus to otwarty standard RTU, w którym wiele organizacji i inżynierów wdraża go w swoim urządzeniu bez uwzględniania jakichkolwiek płatności. Protokół ten jest uważany za najbardziej wszechobecny protokół komunikacyjny i ogólnie dostępny jako sposób łączenia technicznych urządzeń elektronicznych.
W sposób szczegółowy jest to plik Komunikacja protokół używany do przesyłania informacji między urządzeniami elektronicznymi za pośrednictwem łączy szeregowych lub połączeń Ethernet. W otwartym standardzie każdy może go wdrożyć. Jest to prawdopodobnie wykorzystywane do podłączenia systemu sterującego za pomocą RTU w zmniejszać w dziedzinie władzy.
Protokół Modbus jest dobrze zdefiniowany jako protokół master i slave, co oznacza, że narzędzie działające jako master sprawi, że jedno lub więcej narzędzi będzie działać jako slave. To wyraźnie wskazuje, że slave nie pobierze danych, musi poczekać, aż zostanie poproszony o informacje. Master zapisze informacje do urządzeń slave, a następnie odczyta informacje z rejestrów slave do mastera. Zawsze będzie istniał zarejestrowany adres z perspektywy rejestrów podrzędnych.
Jak działa protokół komunikacyjny Modbus?
Ponieważ Remote Terminal Unit (RTU) tego rodzaju otwartego standardu wykorzystuje podejście master i slave do tworzenia komunikacji między różnymi urządzeniami, odpowiada to, że każda aplikacja wykorzystująca scenariusz RTU będzie posiadać urządzenie główne Modbus i co najmniej jedno Urządzenie podrzędne. To wyraźnie wskazuje, że slave nie pobierze danych, musi poczekać, aż zostanie poproszony o informacje.
Komunikacja Modbus
Komunikacja master i slave pomiędzy urządzeniami jest możliwa za pośrednictwem magistrali szeregowych lub sieci. w OSI podejście, Modbus jest umieszczony w siódmej warstwie. Ma to na celu zażądanie protokołu, a następnie dostarczenie odpowiednich usług wymienionych w kodach funkcyjnych. Te kody funkcjonalne protokołu Modbus RTU są komponentami żądania Modbus.
Aby opracować jednostkę danych aplikacji Modbus, jednostka dostarczająca powinna zainicjować transakcję urządzenia. Jest to operacja, która powiadamia serwer o konieczności wykonania określonego rodzaju operacji. Projekt żądania inicjowanego przez urządzenie główne jest określany przez protokół aplikacji. Następnie kod funkcji zostanie zakodowany jako 8-bitowy, czyli jeden bajt. Tylko kody funkcji, które mieszczą się w zakresie 1-25 są uważane za ważne iw tym 128-255 są zarezerwowane dla wyjątkowych odpowiedzi.
Architektura
Kiedy występuje żądanie / wiadomość od mastera do slave'a, oznacza to, że to pole kodu funkcji powiadamia serwer o wykonaniu żądanej akcji. W przypadku niektórych operacji będą również dostępne kody podfunkcyjne. Na przykład urządzenie nadrzędne może odczytywać przejścia ON i OFF klastra różnych wejść / wyjść.
Również czyta lub zapisuje informacje z grupy rejestrów Modbus. Gdy odpowiedź slave jest odbierana przez master, to pole kodu funkcji jest wykorzystywane przez slave do oznaczenia, czy jest to odpowiedź nietypowa lub wyjątkowa. Urządzenie slave będzie rezonować na żądanie pierwszego kodu funkcji w przypadku normalnej odpowiedzi.
W ten sposób Protokół komunikacyjny Modbus funkcjonował.
Kody funkcji
Protokół Modbus identyfikuje wiele kodów funkcji, aby uzyskać dostęp do rejestrów. Istnieją głównie cztery różne bloki danych charakteryzujące się protokołem Modbus i tutaj może się zdarzyć nakładanie się numerów rejestrów lub adresów. Z tego powodu należy zdefiniować dokładną definicję, gdzie wymagane są adresy i gdzie wymagane są kody funkcjonalne.
Poniższa tabela jasno podsumowuje Kody funkcji Modbus . Istnieje tylko jedna podkategoria tych kodów. Ale w przypadku kilku odpowiednich aplikacji mogą one nie zostać zastosowane.
| Kod funkcji Modbus | Rodzaj rejestru |
| 1 | Cewka do czytania |
| dwa | Czytanie wejść dyskretnych |
| 3 | Czytanie trzymania rejestry |
| 4 | Czytanie rejestrów wejściowych |
| 5 | Pisanie z pojedynczą cewką |
| 6 | Pisanie pojedynczego rejestru posiadania |
| piętnaście | Pisanie wielu cewek |
| 16 | Zapis wielu rejestrów posiadania |
Profibus v / s Modbus
Aby porównać Profibus i Modbus jako oddzielne aplikacje, każda z nich ma wiele zalet i zastosowań.
Modbus ma prostą konstrukcję, usprawnioną obsługę i łatwo dostępny protokół. Chociaż istnieje pewna różnica w samym protokole oraz w definicji warstwy fizycznej, powoduje to problemy w operacjach wielu dostawców. Natomiast Profibus jest najbardziej skomplikowanym protokołem, który został stworzony do automatyzacji całej branży. Działa wyjątkowo w funkcjonalnościach wielu dostawców posiadających modemy i posiada dokładną diagnostykę.
W momencie połączenia urządzenia inteligentnego ze sterownikiem w podejściu punkt-punkt lub w przypadku istnienia jednej zdalnej lokalizacji, wówczas Modbus w najlepszym przypadku obsługuje ten scenariusz. W warunkach, gdy istnieje więcej niż jeden punkt, co oznacza wielu sprzedawców, Profibus sprawdza się najlepiej.
Jedna aplikacja, która zyskuje na popularności, jest najlepszym z obu światów. Ta aplikacja wykorzystuje Modbus do transmisji danych między sterownikiem głównym a koncentratorem danych i ma zdalną lokalizację, gdzie wykorzystuje Profibus.
Wersje protokołów
Wersje protokołów w tym urządzeniu istnieją zarówno porty Ethernet, jak i szeregowe. Warianty protokołów Modbus to:
Modbus rtu
W celu ustanowienia komunikacji protokołowej dane te są przedstawiane w formacie binarnym i są głównie wykorzystywane w komunikacji szeregowej. Wiadomości w tej wersji są podzielone na okresy bezczynności. Format zastosowany w wersji RTU to cykliczna kontrola nadmiarowości w celu weryfikacji mechanizmu, a to zapewnia wiarygodność danych.
Modbus ASCII
Aby ustanowić protokół komunikacji, ASCII znaki są wykorzystywane i są najczęściej zaimplementowane w komunikacji szeregowej. Wiadomości w tej wersji są podzielone dwukropkiem („) i końcowym znakiem nowej linii (/). Format stosowany w wersji ASCII to podłużna kontrola nadmiarowości w celu weryfikacji mechanizmu.
Modbus TCP
Ta wersja Modbus jest zaimplementowana do komunikacji przez Sieci TCP / IP łączenie przez port 502. Ten wariant nie wymaga żadnego rodzaju obliczania sumy kontrolnej, ponieważ same niższe poziomy zapewniają to.
Architektura Modbus TCP
Modbus Plus
Jest to opatentowany wariant firmy Schneider Electric iw przeciwieństwie do innych rodzajów wariantów obsługuje komunikację typu peer to peer między różnymi urządzeniami nadrzędnymi. Potrzebuje zaangażowanego koprocesora do zarządzania szybkimi HDLC, takimi jak zmiana tokena. Wykorzystuje skrętkę o szybkości 1 Mbit / si składa się z izolacji transformatora umieszczonej w każdym węźle. Do ustanowienia połączenia między Modbus + a komputerami niezbędny jest określony typ sprzętu, na przykład magistrala ISA.
Inne rodzaje wersji protokołu to:
- Enron
- Pemux
- Modbus przez UDP
Aplikacje Modbus
Główne zastosowania to:
- Używany w służbie zdrowia do analizy zautomatyzowanych poziomów temperatury
- Analiza zachowania ruchu
- Wdrożony w automatyzacji domu w celu usprawnienia przesyłania danych
- Zatrudniony w branżach takich jak gaz, ropa, energia geotermalna, hydel, wiatr i energia słoneczna
Oprócz tego inne główne koncepcje, które również są znane w tej koncepcji, to wizualizacja danych, typy rejestrów, kody wyjątków, komunikacja z tymi urządzeniami bramek, kodowanie danych w tego typu RTU, reprezentacja danych, rozwiązywanie problemów, prędkość i Komunikacja szeregowa i wiadomości. Ten artykuł zawiera ogólny opis tego, czym jest Modbus, jego działanie, kody funkcji, wersje protokołów i aplikacje.
Powstaje pytanie, które wraz z tym wszystkim musi być szczególnie znane, to jakie są
