Protokol Modbus sa všeobecne označuje ako starý otec priemyselných sietí. V súčasnej ére webových služieb a internetových komunikačných protokolov je komunikácia a požiadavka na reakciu na komunikačné scenáre prakticky malebné. Protokoly Modbus sú ľahko konfigurovateľné podľa priemyselných a obchodných požiadaviek. Kvôli tejto extrémnej popularite a rozšíreným aplikáciám vo viacerých doménach poskytuje tento článok podrobný prehľad komunikácie Modbus, jej funkčných kódov, implementácií a aplikácií.
Čo je Modbus?
Modbus je otvorený štandard RTU, kde ho mnoho organizácií a inžinierov implementuje do svojho zariadenia bez zahrnutia akýchkoľvek platieb. Tento protokol sa považuje za najviac všadeprítomný komunikačný protokol a je všeobecne prístupný ako prostriedok na prepájanie technických elektronických zariadení.
Podrobným spôsobom ide o komunikácia protokol, ktorý sa používa na prenos informácií medzi elektronickým zariadením cez sériové linky alebo cez ethernetové spojenia. V otvorenom štandardnom stave ho môže implementovať ktokoľvek. Toto sa pravdepodobne využíva na pripojenie systému riadiaceho pomocou RTU v pokles v doméne moci.
Protokol Modbus je dobre definovaný ako protokol typu master a slave, čo znamená, že nástroj fungujúci ako master urobí jeden alebo viac nástrojov, ktoré budú fungovať ako slave. To jasne naznačuje, že otrok nebude vykonávať údaje, musí počkať, kým nebude požiadaný o informácie. Master zapíše informácie do podradených zariadení a potom načíta informácie z podradených registrov do nadradeného zariadenia. Z pohľadu podradených registrov bude vždy existovať registrovaná adresa.
Ako funguje komunikačný protokol Modbus?
Pretože jednotka vzdialeného terminálu (RTU) tohto druhu otvoreného štandardu využíva prístup master a slave na vytváranie komunikácií medzi rôznymi zariadeniami, zodpovedá to tomu, že akýkoľvek druh aplikácie, ktorá využíva scenár RTU, bude mať zariadenie master Modbus a minimálne jedno Slave zariadenie. To jasne naznačuje, že otrok nebude vykonávať údaje, musí počkať, kým nebude požiadaný o informácie.
Modbus komunikácia
Komunikácia typu master a slave medzi zariadeniami je umožnená buď prostredníctvom sériových zberníc alebo sietí. V OSI prístup, Modbus sa umiestni do siedmej vrstvy. Účelom je vyžiadať si protokol a potom poskytnúť príslušné služby uvedené vo funkčných kódoch. Tieto funkčné kódy protokolu Modbus RTU sú súčasťami požiadavky protokolu Modbus.
Aby sa mohla vyvinúť aplikačná dátová jednotka Modbus, mala by doručovacia jednotka iniciovať transakciu so zariadením. Toto je operácia, ktorá upozorní server, aby pracoval na zadanom druhu operácie. Dizajn požiadavky vyvolanej hlavným zariadením je určený aplikačným protokolom. Potom bude funkčný kód kódovaný ako 8-bitové, čo je jeden bajt. Za platné sa považujú iba kódy funkcií, ktoré sa pohybujú v rozmedzí 1 - 25 a v tomto dokumente 128 - 255 sú vyhradené pre mimoriadne odpovede.
Architektúra
Ak existuje požiadavka / správa od hlavného k podriadenému, znamená to, že je to pole kódu funkcie, ktoré upozorní server na vykonanie požadovanej akcie. Pre niektoré operácie budú existovať aj niektoré podfunkčné kódy. Napríklad, hlavné zariadenie môže čítať prechody a zapínania zhluku rôznych vstupov / výstupov.
Taktiež číta alebo zapisuje informácie zo skupiny registrov Modbus. Keď je podriadená odpoveď prijatá nadriadeným, potom pole funkčného kódu použije podriadená jednotka na označenie, že ide o výnimočnú alebo výnimočnú odpoveď. Podriadené zariadenie bude rezonovať pri požiadavke na prvý funkčný kód, ak dôjde k normálnej odozve.
Takto Komunikačný protokol Modbus funguje.
Kódy funkcií
Protokol Modbus identifikuje viac funkčných kódov na získanie prístupu k registrom. Existujú hlavne štyri rôzne dátové bloky charakterizované Modbusom a tu by mohlo dôjsť k prekrytiu čísel registrov alebo adries. Preto musí byť definovaná presná definícia, kde sú požadované adresy a kde sú požadované funkčné kódy.
Nasledujúca tabuľka jasne sumarizuje: Funkčné kódy Modbus . Existuje iba jedna podkategória týchto kódov. Ale pre niekoľko zodpovedajúcich aplikácií sa tieto nemusia uplatniť.
| Funkčný kód Modbus | Typ registra |
| 1 | Čítacia cievka |
| dva | Čítanie diskrétnych vstupov |
| 3 | Čítanie držania registre |
| 4 | Čítanie vstupných registrov |
| 5 | Písanie single-coil |
| 6 | Písanie jednotného registra poľnohospodárskych podnikov |
| pätnásť | Písanie viacerých cievok |
| 16 | Písanie viacerých registrov holdingu |
Profibus v / s Modbus
Pre porovnanie Profibus a Modbus ako samostatných aplikácií má každá z týchto dvoch výhod a aplikácií.
Modbus má jednoduchú konštrukciu, jednoduchú prevádzku a ľahko prístupný protokol. Aj keď v protokole samotnom a v definícii fyzickej vrstvy existuje určitý rozdiel, vznikajú problémy v operáciách s viacerými dodávateľmi. Zatiaľ čo Profibus je najkomplikovanejší protokol, ktorý bol skonštruovaný na automatizáciu celého odvetvia. Funguje výnimočne vo funkciách viacerých dodávateľov s modemami a má dôkladnú diagnostiku.
V čase spojenia inteligentných zariadení s radičom v prístupe typu point-to-point alebo existuje jedno vzdialené miesto, potom Modbus najlepšie slúži tomuto scenáru. V podmienkach, keď existuje viac ako jeden bod, čo znamená viac dodávateľov, potom slúži Profibus v najlepšom.
Jedna aplikácia, ktorá si získava väčšiu popularitu, poskytuje to najlepšie z oboch svetov. Táto aplikácia využíva Modbus na prenos dát medzi hlavným radičom a dátovým koncentrátorom a má vzdialené miesto, kde využíva Profibus.
Verzie protokolu
Verzie protokolu v tomto zariadení existujú pre ethernetový aj sériový port. Varianty protokolov Modbus sú:
Modbus rtu
Na nadviazanie protokolovej komunikácie to predstavuje údaje v binárnom formáte a väčšinou sa využíva v sériovej komunikácii. Správy v tejto verzii sú rozdelené podľa obdobia nečinnosti. Formát, ktorým sa riadi verzia RTU, je kontrola cyklickej redundancie na overenie mechanizmu, ktorá zaisťuje spoľahlivosť údajov.
Modbus ASCII
Ak chcete nadviazať komunikáciu protokolom, ASCII znaky sa využívajú a väčšinou sa implementujú v sériovej komunikácii. Správy v tejto verzii sú rozdelené dvojbodkou („) a koncovým novým riadkom (/). Formát, ktorým sa riadi verzia ASCII, je kontrola pozdĺžnej nadbytočnosti na overenie mechanizmu.
Modbus TCP
Táto verzia protokolu Modbus je implementovaná pre komunikáciu prostredníctvom protokolu Siete TCP / IP prepojenie cez port 502. Tento variant nevyžaduje žiadny druh výpočtu kontrolného súčtu, pretože to poskytuje nižšia úroveň.
Architektúra Modbus TCP
Modbus Plus
Toto je patentovaný variant pre Schneider Electric a na rozdiel od iných druhov variantov podporuje komunikáciu typu peer to peer medzi rôznymi mastermi. Na správu rýchlych HDLC, ako sú variácie tokenov, potrebuje nasadený koprocesor. Využíva krútený pár s rýchlosťou 1 Mbit / s a pozostáva z izolácie transformátora umiestnenej v každom uzle. Na vytvorenie spojenia medzi Modbus + a počítačmi, ako je napríklad zbernica ISA, je potrebný konkrétny typ hardvéru.
Ostatné druhy protokolových verzií sú:
- Enron
- Pemux
- Modbus cez UDP
Aplikácie Modbus
Hlavné aplikácie sú:
- Používa sa v oblasti zdravotnej starostlivosti na analýzu automatizovaných úrovní teplôt
- Analýza dopravného správania
- Implementované v domácej automatizácii pre efektívny prenos dát
- Zamestnaný v priemyselných odvetviach ako plyn, ropa, geotermálny priemysel, Hydel, vietor a solárny systém
Okrem týchto ďalších dôležitých konceptov, ktoré koncept pozná, sú vizualizácia dát, typy registrov, kódy výnimiek, komunikácia s týmito zariadeniami brány, kódovanie dát v tomto type RTU, reprezentácia dát, riešenie problémov, rýchlosť a sériová komunikácia a správy. Tento článok poskytuje celkový popis toho, čo je Modbus, jeho fungovanie, funkčné kódy, verzie protokolu a aplikácie.
Vynára sa otázka, ktorá musí byť zásadne známa spolu so všetkými týmito otázkami
