Modbus, протокол: описание, область применения, преимущества и недостатки
Опубликованно 30.10.2017 00:06
Modbus - открытый протокол последовательной связи. Он был разработан в 1979 г. для использования с устройствами программируемый логический контроллер (ПЛК), в настоящее время широко используется для подключения многих типов промышленных электронных устройств, подключенных к различным типам сетей.
Протокол широко используется в промышленной автоматизации. Modbus является очень популярным. Это очень простой в использовании и интуитивно понятное устройство, с помощью стандартного последовательного интерфейса. В сети Modbus каждого устройства смотрите в сети, как набор катушек (бит) и журналов. Мастер читает и пишет эти катушки и журналы, используя очень простой и набор команд. Связь движется только в одном направлении за один раз.
Реализация протокола Modbus, установленный на практике, очень короткий. Даже если существуют ветры, основные команды, только некоторые из них действительно сделаны. Самые распространенные команды считаются чтения катушки, катушки записи, чтения реестра, установка регистров. Небольшой набор команд - еще одна причина популярности протокола.
Modbus протокол расширенного применения
Конвертер протоколов широко используется для целого ряда причин:Modbus протокол с открытым исходным кодом. Это означает, что могут быть включены в широкий диапазон устройств от любого поставщика оборудования.Использует простую структуру сообщений, что делает его менее сложным для его развертывания. Это может занять всего несколько дней для реализации. Это явное конкурентное преимущество в сравнении с другими протоколами, что может занять несколько месяцев для изучения и распространения.Поддерживает последовательный или Ethernet.Используется с двумя типами связи последовательные порты: RS-232 и RS-485. В некоторых версиях протокола Modbus tcp могут быть отправлены через сеть Ethernet или TCP/IP. Эти сообщения Modbus упакованы как однобитовые или 16-битных пакетов в слова.
Сетевой протокол Modbus не является частью физического уровня сети. В связи передается выше физического уровня, что позволяет использовать ее в различных видах сетей. Это свойство не-физическом уровне, делает Modbus протокол прикладного характера.
Протокол связи Modbus является распространенным способом для сбора данных из различных источников для отображения операций, хранения и устранения проблем с центральной удаленном месте. Он широко используется и является достаточно простой технологии. В зависимости от приложения, более новый протокол может иметь больше преимуществ.
Как правило, ваш КОМПЬЮТЕР настроен для загрузки таких программ, как Wonderware, Intellution или LabVIEW в одном месте для сбора данных из различных процессов в компании в целом. Другое приложение предназначено для настройки, пульт дистанционного управления промышленными процессами (ПЛК Allen-Bradley, Siemens, PLCDirect и другие). Для того, чтобы ответить на несколько уровней, или режимов, которые передаются от устройства.
Два варианта протокола
Есть два варианта протокола, которые проходят через последовательные соединения. Одним из них является протокол Modbus RTU. Описание этой опции: более компактный, использует двоичный связи. В этом формате передачи данных всегда сопровождается циклической контрольной суммой резервирования, который используется, чтобы обнаружить проблемы передачи.
Второй вариант — Modbus ASCII. Эта версия более подробная, используется кодировка ASCII в шестнадцатеричном формате данных, который может быть прочитан операторами. Modbus ASCII менее защищен от протокола. Потому что это менее эффективно, Modbus RTU, операторы должны использовать только ASCII для передачи данных на устройствах, которые не поддерживают формат RTU. ТОПОР также может быть полезно, если сообщение RTU не может быть правильно применена.
Протокол Modbus для чайников
Modbus-это протокол последовательной связи используется для передачи информации, чем последовательные линии между электронными устройствами. То, что он просит информацию, называется ведущим (Master), и информацию о поставках устройств slave (Ведомый). Стандарт сети Modbus есть Мастер и до 247 Ведомых узлов, каждый из которых имеет уникальный подчиненный адрес от 1 до 247. Мастер может также записывать информацию в Рабов.Для чего вы ее используете?
Modbus-это открытый протокол. Это означает, что производители могут встраивать в свое оборудование. Он стал стандартным протоколом связи в отрасли, и в настоящее время является самым распространенным средством соединения промышленных электронных устройств. Он широко используется многими производителями во многих отраслях промышленности.
Modbus обычно используется для передачи сигналов между устройствами, и устройства управления обратно в главный контроллер или систему сбора данных, например, система, которая измеряет температуру и влажность воздуха, передает результаты в компьютер. Modbus часто используется для контроля соединения компьютера с remote terminal unit (RTU) в системах диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Версия протокола Modbus есть для последовательных линий (RTU и ASCII) и Ethernet (TCP).
Как это работает?
Modbus передается по последовательной линии между устройствами. Более простой установки является последовательный кабель, соединяющий последовательные порты двух устройств: Master и Slave.
Данные передаются как ряд нулей и единиц, называемых битами. Каждый бит передается как напряжение, положительные нули и единицы измерения - отрицательного напряжения. Биты передаются очень быстро. Типичной скоростью передачи 9600 бит / с (бит в секунду).Протокол Master/Slave
В описании протокола Modbus RTU связь осуществляется между центральным на аппаратном уровне, 247, подключенных электронных устройств в сети. Конструкция, как правило, называется протокол «master/slave», так как система Мастер запрашивает информацию с подключенных устройств, которые называются «подчиненными». Ведомый посылают информацию только учителя в ответ на эти запросы, не работают в автономном режиме. Ведущий может также записывать информацию на раб, но раб не может записывать информацию ведущего устройства.
Когда ведомый передает сообщение, Modbus, начинает формировать сообщение с уникальным идентификатором, адрес. Это число от 1 до 247, что позволяет учителю определить, какой конкретный прибор несет ответственности за информацию, запросы.
Связи и устройств
Каждое устройство, предназначенное для связи через Modbus, присваивается уникальный адрес. В последующие сети только один узел, назначенный мастером, может вызвать команду. В Локальных сетях любого устройства в состоянии отправить команду Modbus, хотя, как правило, только руководство. Группа содержит адрес устройства, для которой он был разработан (от 1 до 247). Все команды включают в себя информацию о контрольной сумме, для того, чтобы получатель обнаружить ошибки передачи. Команды Modbus показывают RTU для изменения значения в одном из своих журналов, руководство или чтение из порта ввода-вывода, команды на устройство чтобы отправить один или несколько значений, содержащихся в его записи.
Есть много модемов и шлюзов, поддерживающих протокол Modbus, так как это очень простой протокол и часто копируются. Некоторые из них предназначены специально для него. Различных реализаций используют сети проводной, беспроводной связи, например, в диапазоне ISM, а также сервис коротких сообщений (SMS), а также общее обслуживание пакетной радиосвязи (GPRS). Типичные проблемы, с которыми сталкиваются дизайнеры, включают проблемы латентности и времени.Обзор типов регистров Modbus
Типы журналов, на которые ссылаются устройств включают в себя:
• катушки (дискретный выход); • цифровой вход; • журнал входного; • регистрация компании.Коды функций
Есть три категории кодов функции Modbus:Коды общие функции - от 1 до 127, за исключением кодов пользователей, проверенных сообщество Modbus, публично не документированы, и гарантируется уникальность.Настраиваемый код функции - находятся в двух полосах от 65 до 72, от 100 до 110.Коды важные функции - они используются некоторыми компаниями для устаревших продуктов, не доступны для общего пользования.Преимущества
Некоторые преимущества использования протокола Modbus:Если драйвер уже установлен, и что вы знакомы с Ethernet и TCP/IP, драйвер может работать и обмениваться данными с ПК через пару часов. Затраты на разработку будут считаться низкими. Требуется минимальное количество оборудования. Драйвер совместим с любой операционной системой.Не нужно «экзотические» чипсете, то система может использовать стандартный PC card Ethernet для связи с недавно сделано устройство. Поскольку стоимость Ethernet падает, уменьшаются затраты на оборудование и программное обеспечение. Пользователи не привязаны к одному поставщику услуг, для поддержки, но они могут воспользоваться нынешние события.Спецификация доступна бесплатно для скачивания, без дополнительных затрат на лицензии, необходимые для использования протокола Modbus, не нужно.Взаимодействие между устройствами различных производителей и их совместимость с установленной базой совместимых устройств.
Преобразователи протоколов Modbus дорого. Цена промышленных шлюз-это 1000 долларов. Ограничения
Потому что Modbus был разработан в конце 1970-х годов для связи с программируемыми логическими контроллерами, количество типов данных ограничивается тем, что они были поняты PLC в тот момент. Большие двоичные объекты не поддерживаются.
Не существует стандартного способа, для сайта, для того, чтобы найти описание объекта данных, например, для того, чтобы определить, если значение реестра - значение температуры между 30 и 175 градусами.
Поскольку Modbus представляет собой протокол типа «ведущий/ведомый», для устройства нет возможности «сообщить об отчуждения» (за исключением Локальных сетей TCP/IP, называется open-mbu). Главный узел должен регулярно получать данные с устройства ребенка, а также попытаться изменить данные. Это загружает пропускную способность, увеличивает время подключения к сети приложений, где пропускная способность может быть дорогим, например, на каналах с низкой скоростью передачи данных.
Modbus ограничено адресацией 254 устройств на той же линии передачи данных, что ограничивает количество устройств, которые могут быть подключены к мастер-станции (Ethernet, TCP/IP-это исключение). Передачи должны быть непрерывными, что ограничивает типы связи, дистанционного устройства из тех, что могут буфера данных, чтобы избежать зазоров в передаче. Протокол Modbus не обеспечивает защиту от попыток команды или перехвата данных. Важно понимать, что в процессе передачи информации возникают логические ошибки, а также в связи с искажением в процессе обмена.
Категория: Техника
