Протокол Modbus: описание, Область применения, преимущества и недостатки
Опубликованно 31.10.2017 03:07
Modbus-это открытый протокол последовательной связи. Разработан в 1979 г. для использования с устройствами программируемый логический контроллер (PLC), в настоящее время широко используется для подключения различных типов промышленных электронных устройств, подключенных к различным типам сетей.
Наиболее широко используемый протокол в промышленной автоматизации. Modbus является очень популярной. Это очень простой и легкий в использовании устройств со стандартным последовательным соединением. В сети Modbus, каждое устройство выглядит в сети как набор катушек (бит) и регистров. Мастер читает и пишет эти катушки и регистры, используя очень простой и лаконичный набор команд. Общение идет только в одном направлении одновременно.
Реализация протокола Modbus, которое устанавливается на практике, очень кратко. Хотя существует двадцать основных команд, только некоторые из них действительно реализованы. Наиболее распространенные команды считаются рулона писать катушка чтение регистра установка регистров. Небольшой набор команд - еще одна причина популярности протокола.
Протокол Modbus расширенное применение
Протоколы конвертер широко используется для целого ряда причин:Протокол Modbus является открытым исходным кодом. Это означает, что он может быть включен в широкий спектр типов устройств от любого поставщика.Использует простые структуры сообщения, Что делает его менее сложным, чтобы развернуть. Может потребоваться несколько дней для реализации. Это явное конкурентное преимущество по сравнению с другими протоколами, которые могут потребоваться месяцы, чтобы исследовать и развернуть.Поддерживает последовательный или Ethernet соединения.Используется с двумя типами последовательные подключения: RS-232 и RS-485. Некоторые версии протокола Modbus TCP протокол также может быть направлен через Ethernet или TCP/ИС. Эти сообщения протокола Modbus упакованы как один-битных или 16-битных слов пакета.
Сеть Modbus протокол не является частью физического уровня в сети. Сообщения передаются через физический уровень, что позволяет его использовать в различных видах сетей. Это свойство делает не-физическом уровне, протокол Modbus прикладной характер.
Коммуникационный протокол Modbus является распространенным методом сбора данных из различных источников для операций просмотра, архивации и устранению неполадок с центрального пункта управления. Он широко используется и является достаточно простой технологии. В зависимости от применения нового протокола, возможно, имеют больше преимуществ.
Как правило, компьютер настроен для работы такие программы, как программное обеспечение wonderware, Intellution или LabVIEW в одном месте для сбора данных от разных процессов предприятия. Другое приложение для настройки пультов дистанционного управления технологическими процессами (ПЛК, Аллен-Брэдли, Сименс, PLCDirect и т. д.). С учетом различных уровней или режимов, которые передаются от устройства.
Две версии протокола
Существует две версии протокола, которые проходят через последовательное соединение. Одним из них является протокол Modbus. Описание этого варианта-он более компактный, и использует двоичные сообщения. В этом формате передачи данных всегда сопровождается циклического контроля контрольная сумма, которая используется для выявления проблем передачи.
Второй вариант протокола Modbus в ASCII. Эта версия более подробная, используя шестнадцатеричное кодирование данных в формате ASCII, который может быть прочитан операторов. Протокол Modbus ASCII является менее защищенному протоколу. Потому что он менее эффективен, чем протокол Modbus, операторы должны использовать только ASCII для передачи данных на устройствах, которые не поддерживают Формат рту. В ASCII также может быть полезно, если сообщение рту не могут быть правильно применены.
Протокол Modbus для чайников
Modbus-это протокол последовательной передачи данных, используемый для передачи информации по линии связи между электронными устройствами. Тот факт, что запросы информации, называется ведущей (Мастер), и информацию о устройствах поставки — Slave устройств (рабов). В стандартной сети Modbus есть один Мастер и до 247 рабов, каждый из которых имеет уникальный адрес ведомого от 1 до 247. Мастер также может написать информацию к рабам.Для чего его используют?
Modbus-это открытый протокол. Это означает, что производители вправе включать его в свое оборудование. Он стал стандартным протоколом связи в промышленности, и в настоящее время является самым распространенным средством подключения промышленных электронных устройств. Он широко используется многими производителями во многих отраслях промышленности.
Протокол Modbus обычно используется для передачи сигналов от измерительных и контрольных приборов обратно в главный контроллер или система сбора данных, например, система, которая измеряет температуру и влажность воздуха и передает результаты на компьютер. Modbus-это часто используется для подключения управляющего компьютера с блоком телемеханики (rtu) систем диспетчерского контроля и сбора данных (SCADA). Версии протокола Modbus существуют для последовательных линий (rtu и ASCII) и для Ethernet (протокол TCP).
Как это работает?
Протокол Modbus передается через последовательные линии между устройствами. Самый простой установки будет один серийный кабель, соединяющий последовательные порты двух устройств: Master и Slave.
Данные передаются в виде серии нулей и единиц, называемых битами. Каждый бит передается в виде напряжения, положительные нули и единицы отрицательного напряжения. Биты передаются очень быстро. Типичная скорость передачи 9600 бод (бит в секунду).Протокол Мастер/Раб
В описании протокола Modbus rtu по коммуникационному протоколу осуществляется между центральным ведущим оборудованием, 247, подключенных электронных устройств в той же сети. Дизайн обычно называют протоколом, оригинал/невольник, так как мастер запрашивает информацию от подключенных устройств, которые называются "подчиненных". Рабов посылают информацию только к мастеру в ответ на эти запросы, они не работают в автономном режиме. Посредник также можете писать в рабов, но ведомое устройство не может записывать информацию в ведущее устройство.
Когда ведомое устройство передает сообщение протоколу Modbus, он начинает формировать сообщение с уникальным идентификатором адреса. Представляет собой число от 1 до 247, который позволяет мастеру определить, как конкретное устройство отвечает запрашиваемой информации.
Коммуникации и устройства
Каждое устройство, предназначенное для общения с использованием протокола Modbus присваивается уникальный адрес. В последовательной сети только узлу назначается мастер, может инициировать команды. В сети Ethernet, любое устройство может отправлять команды протокола Modbus, хотя обычно это только одна зацепка. Команда включает в себя адрес устройства, для которого он был предназначен (от 1 до 247). Все команды содержит контрольную сумму, чтобы позволить приемника для обнаружения ошибок передачи. Основные команды указать протокол Modbus для изменения значения в одном из регистров, контроля или чтения порта команды ввода / вывода устройство чтобы отправить один или несколько значений, содержащихся в регистрах.
Есть много модемов и шлюзов, поддерживающих протокол Modbus, так как это очень простой протокол и часто копируются. Некоторые из них были специально разработаны для него. Разные реализации используют проводной, беспроводной, например, в диапазоне ISM, и даже служба коротких сообщений (SMS) и службы общей пакетной радиосвязи (GPRS) недоступна. Типичные проблемы, с которыми сталкиваются дизайнеры включают проблемы с большой задержкой и времени.Обзор типов данных регистра
Типы регистров, на которые ссылается устройства включают в себя:
• катушки (дискретный выход); • цифровой вход; • входного регистра; • проверить холдинга.Коды функций
Существует три категории кодов функции Modbus:Коды общих функций от 1 до 127, за исключением кодов пользователей, проверили сообщество и Modbus, публично задокументированы и гарантированно быть уникальным.Коды настраиваемых функций в двух диапазонах 65 до 72, от 100 до 110."Зарезервированные" коды функций, используемые некоторыми компаниями для устаревших продуктов, не доступных для общего пользования.Преимущества
Некоторые преимущества использования протокола Modbus:Если драйвер уже установлен и вы знакомы с Ethernet и TCP/IP сокеты, драйвер может работать и обмениваться данными с ПК в течение нескольких часов. Затраты на разработки, которые считаются низкими. Требует минимального количества оборудования. Драйвер совместим с любой операционной системой.Нет необходимости для "экзотических" чипсетов, поэтому система может использовать стандартный ПК карты Ethernet для связи с вновь внедряемые устройства. Поскольку стоимость сети Ethernet падает, уменьшаются затраты на оборудование. Пользователи не привязаны к одному поставщику услуг для поддержки, но можете воспользоваться текущие изменения.Спецификация доступна бесплатно для скачивания, никаких дополнительных лицензионных сборов, необходимых для использования протоколов Modbus не требуется.Возможность взаимодействия между устройствами различных производителей и совместимости с установленной базой совместимых устройств.
Это преобразователи протоколов Modbus дорого. Цена на промышленные шлюзы составляет 1000$. Ограничения
Поскольку протокол Modbus был разработан в конце 1970-х годов для связи с программируемыми логическими контроллерами, количество типов данных ограничивается теми понимают ПЛК в то время. Капли не поддерживаются.
Не существует стандартного способа для узла, чтобы найти описание элемента данных, например, определить, является ли значение регистр значения температуры между 30 и 175 градусами.
Поскольку Modbus является протоколом типа хозяин/раб, устройства могут не "исключение отчета" (за исключением локальных сетей ТСР/IP, называется открытым мбус). Мастер-узел должен регулярно получать сведения от дочерних устройств, а также для выявления возможных изменений в данных. Он загружает полосу пропускания увеличивает сетевого подключения в приложений, где пропускная способность может быть дорогим, например, в каналах с низкой скоростью передачи данных.
Адресации Modbus ограничено до 254 устройств на одну линию передачи, которая ограничивает количество устройств, которые могут быть подключены к мастер-станции (локальные сети ТСР/IP-это исключение). Передачи должны быть непрерывными, который ограничивает типы удаленных устройств связи с тем, что может буферизовать данные, чтобы избежать зазоров в передаче. Протокол Modbus не обеспечивает защиту от несанкционированных команд или перехвата данных. Важно понимать, что процесс передачи информации возникают логической ошибки, а также связанные с искажениями в обмен.
Категория: Мобильная техника
