Το πρωτόκολλο Modbus αναφέρεται γενικά ως ο παππούς της βιομηχανικής δικτύωσης. Στην τρέχουσα εποχή των διαδικτυακών υπηρεσιών και των πρωτοκόλλων επικοινωνίας στο Διαδίκτυο, η επικοινωνία και το αίτημα για απάντηση σε σενάρια επικοινωνίας είναι πρακτικά γραφικά. Πρωτόκολλα Modbus διαμορφώνονται εύκολα σύμφωνα με τις βιομηχανικές και επιχειρηματικές απαιτήσεις. Λόγω αυτής της ακραίας δημοτικότητας και των εκτεταμένων εφαρμογών σε πολλούς τομείς, αυτό το άρθρο παρέχει μια λεπτομερή επισκόπηση της επικοινωνίας Modbus, των λειτουργικών κωδικών, των εφαρμογών και των εφαρμογών της.
Τι είναι το Modbus;
Το Modbus είναι το ανοιχτό τυπικό RTU, όπου πολλοί οργανισμοί και μηχανικοί το εφαρμόζουν στη συσκευή τους χωρίς να περιλαμβάνουν κανενός είδους πληρωμές. Αυτό το πρωτόκολλο θεωρείται ως το πιο πανταχού παρόν πρωτόκολλο επικοινωνίας και γενικά προσβάσιμο ως μέσο σύνδεσης μηχανολογικού ηλεκτρονικού εξοπλισμού.
Αναλυτικά, αυτό είναι το επικοινωνία πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση πληροφοριών μεταξύ του ηλεκτρονικού εξοπλισμού μέσω σειριακών γραμμών ή μέσω συνδέσεων Ethernet. Σε ανοιχτή τυπική κατάσταση, ο καθένας μπορεί να το εφαρμόσει. Αυτό πιθανότατα χρησιμοποιείται για τη σύνδεση ενός συστήματος ελέγχου χρησιμοποιώντας ένα RTU in μείωση στον τομέα ισχύος.
Το πρωτόκολλο του Modbus είναι καλά καθορισμένο ως πρωτόκολλο master και slave που σημαίνει ότι ένα εργαλείο που λειτουργεί ως master θα κάνει είτε ένα ή περισσότερα εργαλεία να λειτουργούν ως slave. Αυτό δείχνει σαφώς ότι ο σκλάβος δεν θα αναλάβει δεδομένα, πρέπει να περιμένει μέχρι να του ζητηθεί η πληροφορία. Ο πλοίαρχος θα καταγράψει πληροφορίες στις εξαρτημένες συσκευές και έπειτα θα διαβάζει πληροφορίες από τους καταχωρητές σκλάβων στον κύριο. Θα υπάρχει πάντα μια καταχωρημένη διεύθυνση από τη σκοπιά των καταχωρητών σκλάβων.
Πώς λειτουργεί το πρωτόκολλο επικοινωνίας Modbus;
Καθώς η μονάδα απομακρυσμένου τερματικού (RTU) αυτού του τύπου ανοιχτού προτύπου χρησιμοποιεί μια προσέγγιση master και slave για τη δημιουργία επικοινωνίας σε διάφορες συσκευές, αυτό αντιστοιχεί ότι κάθε είδος εφαρμογής που χρησιμοποιεί το σενάριο RTU θα διαθέτει μια κύρια συσκευή Modbus και τουλάχιστον μία Slave συσκευή. Αυτό δείχνει σαφώς ότι ο σκλάβος δεν θα αναλάβει δεδομένα, πρέπει να περιμένει μέχρι να του ζητηθεί η πληροφορία.
Επικοινωνία Modbus
Η επικοινωνία master και slave σε όλες τις συσκευές ενεργοποιείται μέσω σειριακών λεωφορείων ή δικτύων. Στο OSI προσέγγιση, το Modbus τοποθετείται στο έβδομο επίπεδο. Ο σκοπός αυτού είναι να ζητήσετε το πρωτόκολλο και, στη συνέχεια, να παράσχετε τις αντίστοιχες υπηρεσίες που αναφέρονται από λειτουργικούς κωδικούς. Αυτοί οι λειτουργικοί κωδικοί του πρωτοκόλλου Modbus RTU είναι τα στοιχεία αιτήματος Modbus.
Για να αναπτυχθεί η μονάδα δεδομένων εφαρμογής Modbus, η μονάδα παράδοσης θα πρέπει να προκαλεί συναλλαγή συσκευής. Αυτή είναι η λειτουργία που ειδοποιεί τον διακομιστή να εργαστεί για το συγκεκριμένο είδος λειτουργίας. Ο σχεδιασμός του αιτήματος που υποκινείται από την κύρια συσκευή καθορίζεται από το πρωτόκολλο εφαρμογής. Στη συνέχεια, ο κωδικός λειτουργίας θα κωδικοποιηθεί ως 8-bit που είναι ένα byte. Μόνο οι κωδικοί λειτουργίας που βρίσκονται στην περιοχή 1-25 θεωρούνται έγκυροι και σε αυτό το 128-255 διατίθενται για εξαιρετικές απαντήσεις.
Αρχιτεκτονική
Όταν υπάρχει ένα αίτημα / μήνυμα από τον κύριο στον υποτελή, αυτό σημαίνει ότι είναι το πεδίο κωδικού λειτουργίας που ειδοποιεί τον διακομιστή να εκτελέσει την απαιτούμενη ενέργεια. Για ορισμένες λειτουργίες, θα υπάρχουν επίσης μερικοί υπο-λειτουργικοί κωδικοί. Για παράδειγμα, η κύρια συσκευή μπορεί να διαβάσει μεταβάσεις ON και OFF ενός συμπλέγματος διαφόρων εισόδων / εξόδων.
Διαβάζει επίσης ή γράφει τις πληροφορίες μιας ομάδας καταχωρητών Modbus. Όταν η απόκριση του σκλάβου λαμβάνεται από τον κύριο, τότε το πεδίο του κωδικού λειτουργίας χρησιμοποιείται από τον σκλάβο για να δηλώσει ότι είναι μια ασυνήθιστη ή εξαιρετική απόκριση. Η εξαρτημένη συσκευή θα αντηχεί για το αίτημα του πρώτου κωδικού λειτουργίας, καθώς υπάρχει μια κανονική απόκριση.
Έτσι είναι το Πρωτόκολλο επικοινωνίας Modbus λειτούργησε.
Κωδικοί λειτουργιών
Το πρωτόκολλο του Modbus προσδιορίζει πολλούς κωδικούς λειτουργιών για πρόσβαση σε καταχωρητές. Υπάρχουν κυρίως τέσσερα διάφορα μπλοκ δεδομένων που χαρακτηρίζονται από το Modbus και εδώ μπορεί να συμβεί η αλληλεπικάλυψη είτε αριθμών μητρώου είτε διευθύνσεων. Λόγω αυτού, πρέπει να οριστεί ένας ακριβής ορισμός όπου απαιτούνται διευθύνσεις και όπου απαιτούνται λειτουργικοί κωδικοί.
Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει με σαφήνεια το Κωδικοί λειτουργίας Modbus . Υπάρχει μόνο μία υποκατηγορία αυτών των κωδικών. Αλλά για μερικές αντίστοιχες εφαρμογές, αυτές ενδέχεται να μην εφαρμόζονται.
| Κωδικός λειτουργίας Modbus | Τύπος Μητρώου |
| 1 | Πηνίο ανάγνωσης |
| δύο | Ανάγνωση διακριτών εισόδων |
| 3 | Ανάγνωση εκμετάλλευσης μητρώα |
| 4 | Ανάγνωση καταχωρητών εισόδου |
| 5 | Σύνταξη μονής σπείρας |
| 6 | Σύνταξη ενός ενιαίου μητρώου εκμετάλλευσης |
| δεκαπέντε | Γράψιμο πολλαπλών σπειρών |
| 16 | Σύνταξη πολλαπλών μητρώων συγκράτησης |
Profibus v / s Modbus
Για να συγκρίνετε το Profibus και το Modbus ως ξεχωριστές εφαρμογές, καθένα από τα δύο έχει πολλαπλά οφέλη και εφαρμογές.
Το Modbus έχει μια απλή κατασκευή, απλοποιημένη λειτουργία και μπορεί εύκολα να προσεγγιστεί το πρωτόκολλο. Αν και υπάρχει κάποια διαφορά στο πρωτόκολλο από μόνη της και στον ορισμό του φυσικού επιπέδου, αυτό αναπτύσσει προβλήματα στις λειτουργίες πολλών προμηθευτών. Ενώ το Profibus είναι το πιο περίπλοκο πρωτόκολλο που κατασκευάστηκε για την αυτοματοποίηση ολόκληρων βιομηχανιών. Λειτουργεί κατ 'εξαίρεση στις λειτουργίες πολλαπλών προμηθευτών που διαθέτουν μόντεμ και διαθέτει διεξοδικά διαγνωστικά.
Τη στιγμή της σύνδεσης έξυπνης συσκευής με τον ελεγκτή σε προσέγγιση από σημείο σε σημείο ή υπάρχει μια απομακρυσμένη τοποθεσία, τότε το Modbus εξυπηρετεί αυτό το σενάριο στην καλύτερη περίπτωση. Στις συνθήκες όπου υπάρχουν περισσότερα από ένα σημεία που σημαίνει πολλαπλούς πωλητές, τότε το Profibus εξυπηρετεί καλύτερα.
Μια εφαρμογή που κερδίζει περισσότερη δημοτικότητα παρέχει την πιο εξαιρετική και των δύο κόσμων. Αυτή η εφαρμογή χρησιμοποιεί Modbus για τη μετάδοση δεδομένων μεταξύ του κύριου ελεγκτή και ενός συγκεντρωτή δεδομένων και έχει μια απομακρυσμένη τοποθεσία όπου αυτό χρησιμοποιεί ένα Profibus.
Εκδόσεις πρωτοκόλλου
Εκδόσεις πρωτοκόλλου σε αυτήν τη συσκευή υπάρχουν τόσο για θύρες Ethernet όσο και για σειριακές θύρες. Οι παραλλαγές των πρωτοκόλλων Modbus είναι:
Modbus rtu
Για την καθιέρωση επικοινωνίας πρωτοκόλλου, αυτό αντιπροσωπεύει δεδομένα σε δυαδική μορφή και χρησιμοποιείται κυρίως σε σειριακή επικοινωνία. Τα μηνύματα σε αυτήν την έκδοση διαιρούνται με περιόδους αδράνειας. Η μορφή που ακολουθείται στην έκδοση RTU είναι ένας κυκλικός έλεγχος πλεονασμού για την επαλήθευση του μηχανισμού και αυτό διασφαλίζει την αξιοπιστία των δεδομένων.
Modbus ASCII
Για τη δημιουργία πρωτοκόλλου επικοινωνίας, ASCII οι χαρακτήρες χρησιμοποιούνται και εφαρμόζονται ως επί το πλείστον σε σειριακή επικοινωνία. Τα μηνύματα σε αυτήν την έκδοση διαιρούνται με άνω και κάτω τελεία (“) και ακολουθώντας τη νέα γραμμή (/). Η μορφή που ακολουθείται στην έκδοση ASCII είναι ένας διαμήκης έλεγχος πλεονασμού για την επαλήθευση του μηχανισμού.
Modbus TCP
Αυτή η έκδοση του Modbus εφαρμόζεται για επικοινωνίες μέσω Δίκτυα TCP / IP σύνδεση μέσω της θύρας 502. Αυτή η παραλλαγή δεν απαιτεί κανένα είδος υπολογισμού αθροίσματος ελέγχου, καθώς το ίδιο παρέχει χαμηλότερα επίπεδα.
Αρχιτεκτονική Modbus TCP
Modbus Plus
Αυτή είναι η κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας παραλλαγή για τη Schneider Electric και σε αντίθεση με άλλα είδη παραλλαγών, υποστηρίζει ομότιμες επικοινωνίες μεταξύ διαφόρων πλοιάρχων. Χρειάζεται έναν δεσμευμένο συν-επεξεργαστή για τη διαχείριση γρήγορης HDLC, όπως παραλλαγή token. Χρησιμοποιεί ένα στριμμένο ζεύγος στα 1 Mbit / s και αποτελείται από απομόνωση μετασχηματιστή τοποθετημένη σε κάθε κόμβο. Απαιτείται ένας συγκεκριμένος τύπος υλικού για τη σύνδεση μεταξύ Modbus + και υπολογιστών, όπως ο δίαυλος ISA.
Τα άλλα είδη εκδόσεων πρωτοκόλλου είναι:
- Ένρον
- Pemux
- Modbus μέσω UDP
Εφαρμογές Modbus
Οι κύριες εφαρμογές είναι:
- Χρησιμοποιείται στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης για την ανάλυση των αυτοματοποιημένων επιπέδων θερμοκρασίας
- Ανάλυση συμπεριφοράς κίνησης
- Εφαρμόζεται στον οικιακό αυτοματισμό για βελτιωμένη μεταφορά δεδομένων
- Απασχολείται σε βιομηχανίες όπως το αέριο, το πετρέλαιο, η γεωθερμία, η Hydel, η αιολική και η ηλιακή
Εκτός από αυτά, οι άλλες σημαντικές έννοιες που πρέπει επίσης να είναι γνωστές στην έννοια είναι η οπτικοποίηση δεδομένων, οι τύποι καταχωρητών, οι κωδικοί εξαίρεσης, η επικοινωνία με αυτές τις συσκευές πύλης, η κωδικοποίηση δεδομένων σε αυτόν τον τύπο RTU, η αναπαράσταση δεδομένων, η αντιμετώπιση προβλημάτων, η ταχύτητα και σειριακή επικοινωνία και μηνύματα. Αυτό το άρθρο παρέχει μια συνολική περιγραφή του τι είναι ένα Modbus, τη λειτουργία του, τους κωδικούς λειτουργίας, τις εκδόσεις πρωτοκόλλου και τις εφαρμογές.
Το ερώτημα που προκύπτει που πρέπει να είναι ζωτικής σημασίας μαζί με όλα αυτά είναι τι είναι
