פרוטוקול Modbus מכונה בדרך כלל סבא של רשת מתועשת. בעידן הנוכחי של שירותי רשת ופרוטוקולי תקשורת באינטרנט, התקשורת והבקשה להגיב לתרחישים תקשורתיים הם כמעט ציוריים. פרוטוקולי Modbus מוגדרים בקלות בהתאם לדרישות התעשייתיות והעסקיות. בגלל הפופולריות הקיצונית הזו והיישומים הנרחבים שלה בתחומים מרובים, מאמר זה מספק סקירה מפורטת של תקשורת Modbus, הקודים הפונקציונליים שלה, הטמעה ויישומים.
מה זה מודבוס?
Modbus הוא ה- RTU הסטנדרטי הפתוח, שבו ארגונים ומהנדסים רבים מיישמים אותו למכשיר שלהם מבלי לכלול כל סוג של תשלומים. פרוטוקול זה נחשב לפרוטוקול התקשורת המצוי בכל מקום ונגיש בדרך כלל כאמצעי לקישור ציוד אלקטרוני הנדסי.
באופן מפורט, זה ה תִקשׁוֹרֶת פרוטוקול המשמש להעברת מידע בין הציוד האלקטרוני דרך קווים טוריים או דרך חיבורי אתרנט. במצב סטנדרטי פתוח, כל אחד יכול ליישם אותו. זה משמש כנראה לחיבור של מערכת השולטת באמצעות RTU ב- לְהַקְטִין בתחום הכוח.
הפרוטוקול של Modbus מוגדר היטב כפרוטוקול מאסטר ועבד, מה שאומר שכלי שמתפקד כמאסטר יהפוך אחד או יותר מכלי שהתפקד כעבד. זה מעיד בבירור כי העבד לא יבצע נתונים, עליו להמתין עד שהתבקש לקבל את המידע. המאסטר יכתוב מידע למכשירי העבדים ואז יקריא מידע ממאגרי העבדים למאסטר. תמיד תהיה כתובת רשומה מנקודת מבטם של מרשמי העבדים.
כיצד פועל פרוטוקול התקשורת של מודבוס?
מכיוון שיחידת המסוף המרוחקת (RTU) מסוג זה של תקן פתוח משתמשת בגישת מאסטר ועבדים ליצירת תקשורת בין מכשירים שונים, זה מקביל לכל סוג של יישום שעושה שימוש בתרחיש RTU יהיה בעל מכשיר מאסטר של Modbus ומינימום אחד מכשיר עבדים. זה מעיד בבירור כי העבד לא יבצע נתונים, עליו להמתין עד שהתבקש לקבל את המידע.
תקשורת מודבוס
תקשורת המאסטר והעבדים על פני המכשירים מופעלת באמצעות אוטובוסים סדרתיים או רשתות. בתוך ה OSI גישה, מודבוס ממוקמת בשכבה השביעית. מטרתו היא לבקש את הפרוטוקול ואז לספק את השירותים המתאימים המוזכרים על ידי קודים מתפקדים. קודים פונקציונליים אלה של פרוטוקול Modbus RTU הם רכיבי הבקשה של Modbus.
כדי לפתח את יחידת נתוני היישום Modbus, על יחידת המסירה להניע עסקת מכשיר. זוהי הפעולה אשר מודיעה לשרת לעבוד על סוג הפעולה שצוין. תכנון הבקשה שמניע המכשיר הראשי נקבע על ידי פרוטוקול היישום. ואז קוד הפונקציה יקודד כ- 8 ביט שהוא בת אחד. רק קודי הפונקציה הנמצאים בטווח של 1-25 נחשבים תקפים וב 128-255 זה מוגדרים לתגובות יוצאות דופן.
ארכיטקטורה
כשיש בקשה / הודעה ממאסטר לעבד, המשמעות היא שזה שדה קוד הפונקציה שמודיע לשרת לבצע את הפעולה המבוקשת. עבור פעולות מסוימות, יהיו גם כמה קודים תת פונקציונליים. לדוגמא, מכשיר המאסטר יכול לקרוא מעברי ON ו- OFF של אשכול של כניסות / יציאות שונות.
זה גם קורא או כותב את המידע של קבוצת רושמים של מודבוס. כאשר תגובת העבד מתקבלת על ידי המאסטר, אז שדה קוד הפונקציה מנוצל על ידי העבד כדי לסמן או שמדובר בתגובה לא יוצאת דופן או יוצאת דופן. מכשיר העבדים יהדהד לבקשת קוד הפונקציה הראשון שיש תגובה רגילה.
כך ה פרוטוקול תקשורת Modbus תפקד.
קודי פונקציה
הפרוטוקול של Modbus מזהה מספר קודי פונקציות כדי לקבל נגישות לרשמים. ישנם בעיקר ארבעה גושי נתונים שונים המאופיינים במודבוס וכאן יכול לקרות חפיפה של מספרי רישום או כתובות. לכן בגלל זה, יש להגדיר הגדרה מדויקת היכן נדרשות כתובות והיכן נדרשים קודים פונקציונליים.
הטבלה שלהלן מסכמת בבירור את קודי פונקציה של Modbus . קיימת רק קטגוריית משנה אחת של קודים אלה. אך עבור כמה יישומים מקבילים, ייתכן שלא ייושמו אלה.
| קוד פונקציה Modbus | סוג הרישום |
| 1 | סליל קריאה |
| שתיים | קריאת תשומות דיסקרטיות |
| 3 | קריאת החזקה רושמים |
| 4 | קריאת רישומי קלט |
| 5 | כתיבת סליל יחיד |
| 6 | כתיבת פנקס אחזקות יחיד |
| חֲמֵשׁ עֶשׂרֵה | כתיבה של סלילים מרובים |
| 16 | כתיבת מרשמי אחזקות מרובים |
Profibus v / s Modbus
כדי להשוות בין Profibus לבין Modbus כיישומים נפרדים, לכל אחד מהשניים יש יתרונות ויישומים מרובים.
Modbus יש בנייה פשוטה, פעולה יעילה, והוא יכול לגשת בקלות פרוטוקול. למרות שקיים הבדל מסוים בפרוטוקול בפני עצמו ובהגדרת השכבה הפיזית, הדבר מפתח בעיות בפעולות רב-ספקיות. בעוד ש- Profibus הוא הפרוטוקול המסובך ביותר שנבנה כדי להפוך את כל הענפים לאוטומטיים. היא פועלת באופן יוצא דופן בפונקציות רב-ספקיות בעלות מודמים ומחזיקה באבחון יסודי.
בזמן חיבור המכשיר החכם עם הבקר בגישה נקודה לנקודה, או שקיים מיקום מרוחק אחד, אז Modbus משרתת תרחיש זה במקרה הטוב. בתנאים שקיימים יותר מנקודה אחת שמשמעותה מספר רב של ספקים, אז Profibus משרת במיטבו.
יישום אחד שזוכה לפופולריות רבה יותר מספק את המצוין ביותר משני העולמות. יישום זה משתמש במודבוס להעברת נתונים בין בקר הראשי לרכז נתונים ויש לו מיקום מרוחק שבו זה עושה שימוש ב- Profibus.
גרסאות פרוטוקול
גרסאות פרוטוקול בהתקן זה קיימים הן עבור יציאות אתרנט והן עבור יציאות טוריות. הגרסאות של פרוטוקולי Modbus הן:
Modbus rtu
כדי ליצור תקשורת פרוטוקול, זה מייצג נתונים בפורמט בינארי ומשמש לרוב בתקשורת סדרתית. ההודעות בגירסה זו מחולקות לפי תקופות סרק. הפורמט שעוקב אחריו בגרסת RTU הוא בדיקת יתירות מחזורית לאימות מנגנון וזה מוודא אמינות נתונים.
מודבוס ASCII
כדי ליצור תקשורת פרוטוקול, ASCII תווים מנוצלים ומיושמים בעיקר בתקשורת סדרתית. ההודעות בגירסה זו מחולקות על ידי נקודתיים (') ועל ידי שורה חדשה (/) נגררת. הפורמט שעוקב אחריו בגרסת ASCII הוא בדיקת יתירות לאורך כדי לאמת את המנגנון.
Modbus TCP
גרסה זו של Modbus מיושמת לתקשורת באמצעות רשתות TCP / IP קישור מעל יציאה 502. גרסה זו אינה דורשת כל סוג של חישוב בדיקת כיוון שרמות נמוכות יותר מספקות זאת.
ארכיטקטורת TCP של מודבוס
מודבוס פלוס
זהו הגרסא הפטנטית של שניידר אלקטריק ובניגוד לסוגים אחרים של גרסאות, היא תומכת בתקשורת בין עמיתים לעמית בין אדונים שונים. הוא זקוק למעבד שותף מחויב לניהול HDLC מהיר כגון וריאציה אסימונית. הוא עושה שימוש בזוג מפותל במהירות של 1 מגה ביט / שנייה ומורכב מבידוד שנאי הממוקם בכל צומת. יש צורך בסוג מסוים של חומרה כדי ליצור חיבור בין Modbus + למחשבים, כגון אוטובוס ISA.
סוגים אחרים של גרסאות פרוטוקול הם:
- אנרון
- Pemux
- Modbus מעל UDP
יישומי Modbus
היישומים העיקריים הם:
- משמש בתחום הבריאות לניתוח רמות טמפרטורה אוטומטיות
- ניתוח התנהגות תנועה
- מיושם באוטומציה ביתית להעברת נתונים יעילה
- מועסק בתעשיות כמו גז, נפט, גיאותרמיות, הידל, רוח ושמש
בנוסף לאלה, המושגים העיקריים האחרים המוכרים גם במושג הם ויזואליזציה של נתונים, סוגי רישומים, קודי חריג, תקשורת עם התקני שער זה, קידוד נתונים בסוג זה של RTU, ייצוג נתונים, פתרון בעיות, מהירות תקשורת סדרתית , והודעות. מאמר זה נותן תיאור כולל של מה זה Modbus, העבודה שלו, קודי פונקציה, גרסאות פרוטוקול ויישומים.
