Modbus, protokol: popis, rozsah, výhody a nevýhody

Modbus je protokol otvorenej sériovej komunikácie. Bol vyvinutý v roku 1979 pre použitie s prostriedkami programovateľný automat (PLC), je teraz široko používa pre pripojenie rôznych typov priemyselných elektronických zariadení pripojených k rôznym typom sietí. Najpoužívanejší protokol vo všetkej priemyselnej automatizácii. Modbus je veľmi populárny. Jedná sa o veľmi jednoduché a ľahko použiteľné zariadenie so štandardnou sériovou komunikáciou. V Modbus sietí, každé zariadenie vidí siete ako súbor cievok (BPS) a registrov. Zvládnuť to číta a zapisuje cievok a registrov, používať veľmi jednoduchý a krátky inštrukčnú sadu. Komunikácia sa pohybuje len v jednom smere.


Vykonávanie protokolu Modbus, so sídlom v praxi je veľmi krátka. Hoci existuje dvadsať hlavných tímov, len niektoré z nich sú skutočne implementované. Najbežnejšie príkazy sú čítacie cievky, zapisovateľné cievky, čítačky kníh, inštalácia registrov. Malý súbor tímov - ďalší dôvod popularity protokolu.

Modbus - protokol pokročilé aplikácie

Konvertor protokol je široko používaný pre to z niekoľkých dôvodov:
  • Modbus - protokol open source. To znamená, že môže byť zahrnutý do širokej škály typov zariadení od akéhokoľvek dodávateľa hardvéru.
  • Používa jednoduchú štruktúru správ, ktorá zjednodušuje nasadenie. Môže vyžadovať všetkoniekoľko dní na vykonanie. Je to jasná konkurenčná výhoda oproti iným protokolom, ktoré môžu vyžadovať mesiace na preskúmanie a nasadenie.
  • Podporuje sériové alebo ethernetové pripojenia.
  • Používa sa s dvoma typmi sériových pripojení: RS-232 a RS-485. Niektoré verzie protokolu Modbus tcp je možné odoslať aj cez ethernet alebo TCP /IP. Tieto správy Modbus sú zabalené ako jednobitové alebo 16-bitové pakety.
  • Sieťový protokol Modbus nie je súčasťou fyzickej vrstvy siete. Komunikácia sa prenáša cez fyzickú úroveň, čo umožňuje jej používať v mnohých rôznych typoch sietí. Táto vlastnosť nefyzickej vrstvy robí Modbus protokol špecifický pre aplikáciu.



    Protokol prenosu dát Modbus je bežný spôsob zhromažďovania údajov z rôznych zdrojov na zobrazovanie operácií, archiváciu a odstraňovanie problémov z centrálneho vzdialeného miesta. Je široko používaný a je pomerne jednoduchá technológia. V závislosti od programu môže mať nový protokol viac výhod. Zvyčajne je počítač nakonfigurovaný tak, aby spúšťal programy ako Wonderware, Intellution alebo LabVIEW na jednom mieste, aby zhromažďoval dáta z rôznych procesov v rámci celého podniku. Ďalšou aplikáciou je nastavenie diaľkových ovládačov výrobných procesov (PLC, Allen-Bradley, Siemens, PLCDirect a iné). Ak chcete reagovať na rôzne úrovne alebo režimy prenášané zo zariadenia.
    Existujú dva varianty protokolu, ktoré prechádzajú postupnými spojeniami. Jedným z nich je protokol Modbus RTU. Popis tejto možnosti: je kompaktnejší,použite binárny odkaz. V tomto formáte je prenos dát vždy sprevádzaný cyklickým kontrolným súčtom nadbytočnosti, ktorý sa používa na zistenie prenosových problémov.
    Druhou možnosťou je Modbus ASCII. Táto verzia je podrobnejšia, používa hexadecimálne kódovanie dát ASCII, ktorú si môžu prečítať operátori. Modbus ASCII je menej bezpečný protokol. Pretože je to menej efektívne ako Modbus RTU, operátori musia používať ASCII iba na prenos dát na zariadeniach, ktoré nepodporujú formát RTU. ASCII môže byť tiež užitočné, ak správa RTU nie je správne použitá.

    Protokol Modbus pre figuríny

    Modbus je sériový komunikačný protokol používaný na prenos informácií v sériových linkách medzi elektronickými zariadeniami. Aké informácie o žiadostiach sa nazývajú "Majster" a informácie o doručení zariadení sú "Otroci". V štandardnej sieti Modbus je jedno Master a až 247 otrokov, z ktorých každá má jedinečnú podriadenú adresu od 1 do 247. Majster môže tiež zaznamenávať informácie na Slovanoch.

    Prečo ju používať?

    Modbus je otvorený protokol. To znamená, že výrobcovia ho môžu bezplatne vložiť do svojho zariadenia. Stala sa štandardným komunikačným protokolom v priemysle a v súčasnosti je najbežnejším spôsobom pripojenia priemyselných elektronických zariadení. Je široko používaný mnohými výrobcami v mnohých odvetviach. Modbus sa bežne používa na prenos signálov zo zariadení a ovládacích zariadení späť do hlavného regulátora aleboSystém zhromažďovania údajov, napríklad systém, ktorý meria teplotu a vlhkosť, prenáša výsledky do počítača. Modbus sa často používa na pripojenie riadiaceho počítača so vzdialenou terminálovou jednotkou (RTU) v systémoch riadenia odosielania a získavania dát (SCADA). Existujú verzie protokolu Modbus pre sériové linky (RTU a ASCII) a pre protokol Ethernet (TCP).

    Ako to funguje?

    Modbus sa vysiela v sériových linkách medzi zariadeniami. Najjednoduchšia inštalácia by bola sériový kábel, ktorý spája sériové porty na dvoch zariadeniach: Master a Slave. Údaje sa posielajú na sériu jednotiek a núl, nazývaných bity. Každý bit sa prenáša ako napätie, nuly sú pozitívne a jednotky sú záporné napätia. Netopiere idú veľmi rýchlo. Typická prenosová rýchlosť je 9600 baudov (bit za sekundu).

    Master /Slave

    Pri opise protokolu Modbus RTU sa komunikuje medzi centralizovaným vodičom a 247 pripojenými elektronickými zariadeniami v tej istej sieti. Konštrukcia sa zvyčajne označuje ako protokol "lead /trustee", keďže systém Master požaduje informácie z pripojených zariadení nazývaných "podriadené osoby". Prístroje, ktoré slúžia na vedenie informácií, odosielajú informácie len tým, čo odpovedajú na tieto otázky, nepracujú autonómne. Hostiteľ môže tiež zaznamenať informácie o podriadených zariadeniach, ale podriadené zariadenia nemôžu zapisovať informácie do vedúceho zariadenia. Keď spravované zariadenie odošle správu Modbus, začne generovať správy s jedinečným identifikátorom adresy. Toto číslo je od 1 do 247, čo umožňuje majiteľoviUrčte, ktoré konkrétne zariadenie spĺňa požadované informácie.

    Komunikácia a zariadenia

    Každému zariadeniu, ktoré je určené na komunikáciu so systémom Modbus, je pridelená jedinečná adresa. V sériových sieťach môže spustiť príkaz len uzol pridelený sprievodcom. V sieti Ethernet môže každé zariadenie odoslať príkaz Modbus, aj keď zvyčajne robí iba jeden kábel. Príkaz obsahuje adresu zariadenia, pre ktoré je určené (od 1 do 247). Všetky príkazy obsahujú informácie o kontrolnej sústave, ktoré umožňujú príjemcovi zistiť prenosové chyby. Základné príkazy modulu naznačujú, že RTU môže zmeniť hodnotu v jednom z jeho registrov, kontrolovať alebo čítať I /O port, príkaz jednotky odoslať jednu alebo viac hodnôt obsiahnutých v jeho registroch späť do zariadenia. Existuje veľa modemov a brán, ktoré podporujú Modbus, pretože je to veľmi jednoduchý protokol a často sa kopíruje. Niektoré z nich boli špeciálne určené pre neho. Rôzne implementácie využívajú drôtovú bezdrôtovú komunikáciu napríklad v rade ISM, ako aj službu krátkych správ (SMS) a všeobecnú službu paketovej rádiovej služby (GPRS). Typické problémy, ktorým čelia dizajnéri, zahŕňajú problémy s vysokou latenciou a časom.

    Prehľad typov registrov Modbus

    Typy registrov, na ktoré sa zariadenie vzťahuje, zahŕňajú: • cievku (diskrétny výstup);
    • digitálny vstup;
    • vstupný register;
    • registrácia podniku.

    Funkčné kódy

    Existujú tri kategórie kódových kódov Modbus:
  • Spoločné kódy funkcií - od 1 do 127 preOkrem vlastného kódu, testovaný komunitou Modbus, je verejne zdokumentovaný a zaručený jedinečný.
  • Prispôsobiteľné kódy funkcií sú v dvoch pásmach od 65 do 72 zo 100 až 110.
  • Niektoré spoločnosti používajú vyhradené funkčné kódy pre zastarané produkty, ktoré nie sú verejne dostupné.

    Niektoré výhody používania protokolu Modbus:
  • Ak je ovládač už nainštalovaný a používateľ pozná obvody Ethernet a TCP /IP, môže ovládať a zdieľať údaje z počítača za niekoľko hodín. Vývojové náklady sa považujú za nízke. Vyžaduje minimálny hardvér. Ovládač kompatibilný s akýmkoľvek operačným systémom
  • Nie sú potrebné "exotické" sady čipov, takže systém môže používať štandardné karty Ethernet PC na komunikáciu s novo implementovaným zariadením. Keďže náklady na Ethernet klesnú, náklady na hardvér sa znižujú. Používatelia nie sú prepojení s jedným poskytovateľom služieb na podporu, ale môžu využiť súčasný vývoj.
  • Špecifikácia je k dispozícii na stiahnutie zdarma, nevyžadujú sa žiadne ďalšie licenčné poplatky potrebné na používanie protokolov Modbus.
  • Interakcia medzi zariadeniami rôznych výrobcov a kompatibilita s nainštalovanou základňou kompatibilných zariadení.
  • Vysielače transpondérov Modbus sú drahé. Cena priemyselných brán je 1 000 USD.

    Obmedzenia

    Keďže Modbus bol vyvinutý na konci 70. rokov pre komunikáciu s programovateľnou logikouregulátorov je počet typov údajov obmedzený tým, ktoré v tom čase pochopili PLC. Veľké binárne objekty nie sú podporované. Neexistuje žiadny štandardný spôsob, ako miesto nájsť popis dátového objektu, napríklad určiť, či hodnoty registra - teplotu medzi 30 a 175 stupňov.
    Ako protokol Modbus je z "hostiteľ /slave" zariadenie nie je možné "hlásenie výnimka" (okrem Ethernet TCP /IP, tzv otvorené MBUS). Hlavný uzol by mal pravidelne prijímať údaje z pridružených zariadení a tiež hľadať zmeny v údajoch. To načíta šírky pásma zvyšuje pripojenie k sieti v aplikáciách, kde šírka pásma môže byť drahé, napríklad, kanálov s nízkym dátovým tokom. Modbus je obmedzená na 254 adresovateľných zariadení na jednej dátové spojenie, obmedzenie počtu zariadení, ktoré môžu byť pripojená k riadiacej stanici (Ethernet TCP /IP je výnimka). Prenosy by mali byť plynulé, čo obmedzuje typy vzdialených komunikačných zariadení na tie, ktoré môžu vyrovnávať dáta, aby sa predišlo medzierám v prevodovke. Samotný protokol Modbus neposkytuje ochranu proti neoprávnenému príkazu alebo odpočúvaniu údajov. Je dôležité pochopiť, že v procese prenosu informácií existujú logické chyby a tiež súvisia s deformáciami vo výmene.
  • Súvisiace publikácie