Che cos'è Modbus: funzionamento e le sue applicazioni

Che cos'è Modbus: funzionamento e le sue applicazioni

Il protocollo Modbus è generalmente indicato come il nonno delle reti industrializzate. Nell'attuale era dei servizi web e dei protocolli di comunicazione Internet, la comunicazione e la richiesta di rispondere a scenari comunicativi sono praticamente pittoreschi. Protocolli Modbus sono facilmente configurabili secondo i requisiti industriali e aziendali. A causa di questa estrema popolarità e delle applicazioni diffuse in più domini, questo articolo fornisce una panoramica dettagliata della comunicazione Modbus, dei suoi codici funzionali, implementazioni e applicazioni.



Cos'è Modbus?

Modbus è l'RTU standard aperto, in cui molte organizzazioni e ingegneri lo implementano nel proprio dispositivo senza includere alcun tipo di pagamento. Questo protocollo è considerato il protocollo di comunicazione più diffuso e generalmente accessibile come mezzo per collegare apparecchiature elettroniche di ingegneria.


In modo dettagliato, questo è il file comunicazione protocollo che viene utilizzato per la trasmissione di informazioni tra le apparecchiature elettroniche tramite linee seriali o tramite connessioni Ethernet. In una condizione standard aperta, chiunque può implementarlo. Questo è probabilmente utilizzato per il collegamento di un sistema che controlla utilizzando una RTU in diminuire nel dominio del potere.





Il protocollo di Modbus è ben definito come protocollo master e slave, il che significa che uno strumento che funge da master farà sì che uno o più strumenti abbiano funzionato come slave. Ciò indica chiaramente che lo slave non acquisirà i dati, deve attendere fino a quando non gli vengono richieste le informazioni. Il master annota le informazioni sui dispositivi slave e quindi legge le informazioni dai registri slave al master. Esisterà sempre un indirizzo registrato dal punto di vista dei registri degli schiavi.

Come funziona il protocollo di comunicazione Modbus?

Poiché la RTU (Remote Terminal Unit) di questo tipo di standard aperto utilizza un approccio master e slave per creare comunicazioni tra vari dispositivi, ciò corrisponde al fatto che qualsiasi tipo di applicazione che utilizza lo scenario RTU disporrà di un dispositivo master Modbus e di almeno uno Dispositivo slave. Ciò indica chiaramente che lo slave non acquisirà i dati, deve attendere fino a quando non gli vengono richieste le informazioni.



Comunicazione Modbus

Comunicazione Modbus

La comunicazione master e slave tra i dispositivi è abilitata tramite bus seriali o reti. Nel OSI approccio, Modbus è posizionato nel settimo livello. Lo scopo di ciò è richiedere il protocollo e quindi fornire i servizi corrispondenti menzionati dai codici funzionanti. Questi codici funzionali del protocollo Modbus RTU sono i componenti della richiesta Modbus.


Per sviluppare l'unità dati dell'applicazione Modbus, l'unità di consegna deve avviare una transazione del dispositivo. Questa è l'operazione che notifica al server di lavorare sul tipo di operazione specificato. Il design della richiesta che viene istigato dal dispositivo master è determinato dal protocollo dell'applicazione. Quindi il codice della funzione verrà codificato come 8 bit, ovvero un byte. Solo i codici funzione compresi nell'intervallo 1-25 sono considerati validi e in questo 128-255 sono riservati per risposte eccezionali.

Architettura

Architettura

Quando c'è una richiesta / messaggio dal master allo slave, significa che è il campo del codice funzione che notifica al server di eseguire l'azione richiesta. Per alcune operazioni ci saranno anche alcuni codici sub-funzionali. Ad esempio, il dispositivo master può leggere le transizioni ON e OFF di un cluster di vari ingressi / uscite.

Inoltre legge o scrive le informazioni di un gruppo di registri Modbus. Quando la risposta dello slave viene ricevuta dal master, il campo del codice della funzione viene utilizzato dallo slave per indicare che si tratta di una risposta non eccezionale o eccezionale. Il dispositivo slave risuonerà per la richiesta del primo codice funzione in presenza di una risposta normale.

Ecco come il Protocollo di comunicazione Modbus ha funzionato.

Codici funzione

Il protocollo di Modbus identifica più codici funzione per ottenere l'accessibilità per i registri. Ci sono principalmente quattro diversi blocchi di dati caratterizzati da Modbus e qui potrebbe verificarsi la sovrapposizione di numeri di registro o indirizzi. Quindi, per questo motivo, è necessario definire una definizione esatta dove sono richiesti gli indirizzi e dove sono richiesti i codici funzionali.

La tabella sottostante riassume chiaramente il Codici funzione Modbus . Esiste solo una sottocategoria di questi codici. Ma per alcune applicazioni corrispondenti, queste potrebbero non essere applicate.

Codice funzione Modbus Tipo di registro
1Bobina di lettura
DueLettura di ingressi discreti
3Lettura di holding registri
4Lettura dei registri di ingresso
5Scrittura di single-coil
6Redazione del registro unico delle aziende
quindiciScrittura di più bobine
16Scrittura di più holding register

Profibus v / s Modbus

Per confrontare Profibus e Modbus come applicazioni separate, ciascuna delle due presenta molteplici vantaggi e applicazioni.

Modbus ha una struttura semplice, un funzionamento semplificato e un protocollo facilmente accessibile. Sebbene esistano alcune differenze nel protocollo di per sé e nella definizione del livello fisico, questo sviluppa problemi nelle operazioni multi-vendor. Considerando che Profibus è il protocollo più complicato che è stato costruito per automatizzare l'intero settore. Funziona eccezionalmente nelle funzionalità multi-vendor con modem e detiene una diagnostica completa.

Al momento della connessione del dispositivo intelligente con il controller in un approccio punto a punto, oppure esiste una posizione remota, Modbus serve al meglio questo scenario. Nelle condizioni in cui esiste più di un punto, il che significa più fornitori, Profibus funziona al meglio.

Un'applicazione che guadagna più popolarità fornisce il più eccellente dei due mondi. Questa applicazione utilizza Modbus per la trasmissione dei dati tra il controller principale e un concentratore di dati e dispone di una posizione remota in cui utilizza un Profibus.

Versioni del protocollo

Versioni del protocollo in questo dispositivo esistono sia porte Ethernet che seriali. Le varianti dei protocolli Modbus sono:

Modbus rtu

Per stabilire la comunicazione del protocollo, questo rappresenta i dati in un formato binario e viene utilizzato principalmente nella comunicazione seriale. I messaggi in questa versione sono divisi per periodi di inattività. Il formato seguito nella versione RTU è un controllo di ridondanza ciclico per verificare il meccanismo e questo garantisce l'affidabilità dei dati.

Modbus ASCII

Per stabilire la comunicazione del protocollo, ASCII i caratteri vengono utilizzati e sono per lo più implementati nella comunicazione seriale. I messaggi in questa versione sono divisi da due punti (') e dalla nuova riga finale (/). Il formato che viene seguito nella versione ASCII è un controllo di ridondanza longitudinale per verificare il meccanismo.

Modbus TCP

Questa versione di Modbus è implementata per le comunicazioni tramite Reti TCP / IP collegamento tramite la porta 502. Questa variante non richiede alcun tipo di calcolo del checksum in quanto lo stesso fornisce i livelli inferiori.

Architettura Modbus TCP

Architettura Modbus TCP

Modbus Plus

Questa è la variante brevettata per Schneider Electric e, a differenza di altri tipi di varianti, supporta comunicazioni di tipo peer to peer tra vari master. Ha bisogno di un co-processore impegnato per gestire l'HDLC veloce come la variazione del token. Si avvale di un doppino intrecciato a 1 Mbit / s ed è costituito da un trasformatore di isolamento posto ad ogni nodo. Un tipo specifico di hardware è necessario per stabilire una connessione tra Modbus + e computer, come il bus ISA.

Gli altri tipi di versioni del protocollo sono:

  • Enron
  • Pemux
  • Modbus su UDP

Applicazioni Modbus

Le principali applicazioni sono:

  • Utilizzato nel settore sanitario per analizzare i livelli di temperatura automatizzati
  • Analisi del comportamento del traffico
  • Implementato nell'automazione domestica per un trasferimento dati semplificato
  • Impiegato in settori quali gas, petrolio, geotermia, idroelettrica, eolica e solare

Oltre a questi, anche gli altri concetti principali da conoscere nel concetto sono visualizzazione dei dati, tipi di registro, codici di eccezione, comunicazione con questo dispositivo gateway, codifica dei dati in questo tipo di RTU, rappresentazione dei dati, risoluzione dei problemi, velocità e comunicazione seriale e messaggistica. Questo articolo fornisce una descrizione generale di cosa sia un Modbus, il suo funzionamento, i codici funzione, le versioni del protocollo e le applicazioni.

La domanda che sorge e che deve essere conosciuta in modo cruciale insieme a tutte queste è quali sono i file