Modbus, протокол: описание, сфера применения, преимущества и недостатки

Опубликованно 03.11.2017 18:52

Modbus-это протокол последовательной связи. Был разработан в 1979 г. для использования с устройствами программируемого логического контроллера (PLC), сегодня широко используется для подключения многих типов промышленных электронных устройств, подключенных к сетям различных типов.

Протокол используется в промышленной автоматизации. Modbus является очень популярным. Это очень простой в использовании с стандарт последовательной связи. В сети Modbus каждого устройства, посмотри в сети, как набор катушек (бит) и регистров. Мастер чтения и записи этих катушек и регистров, использование очень простое и лаконичное набор команд. Связь движется в одном направлении.

Реализация протокола Modbus, установленного в практике, является очень кратким. Хорошо, что есть двадцать основных команд, только некоторые из них действительно реализованы. Самые распространенные заказы считаются считываются с катушки, записанные катушки, чтение регистра установка регистров. Небольшое количество команд - еще одна причина популярности протокола.

Modbus-это протокол расширенного применения

Конвертер протоколов, широко используется по нескольким причинам:Modbus-это протокол с открытым исходным кодом. Это означает, что он может быть включен в широкий спектр типов устройств от любого поставщика оборудования.Использует простую структуру сообщений, которая делает его менее трудным для развертывания. Может потребоваться несколько дней для реализации. Это явное конкурентное преимущество по сравнению с другими протоколами, которые могут потребовать месяцев для изучения и внедрения.Поддерживает последовательный или Ethernet.Используется с двумя типами соединений серия: RS-232 и RS-485. В некоторых версиях протокола Modbus tcp также могут быть отправлены через Ethernet и TCP/IP. Эти сообщения Modbus упакованы как однобитовые или 16-разрядные пакеты слов.

Сетевой протокол Modbus не является частью физического уровня сети. Сообщение передается над физическими уровнями, что позволяет использовать его в много различных типов сетей. Это свойство не физического уровня делает Modbus протокол прикладного характера.

Протокол передачи данных Modbus-это способ сбора данных из различных источников для отображения операций архивирования и решать проблемы на расстоянии. Он широко используется и является достаточно простой технологии. В зависимости от приложения, протокол может иметь больше преимуществ.

Как правило, КОМПЬЮТЕР настроен для запуска программ, таких как Wonderware, Intellution или LabVIEW в одном месте для сбора данных из различных бизнес-процессов на предприятии. Другое приложение предназначено для настройки регуляторами производственного процесса (PLC Allen-Bradley, Siemens, PLCDirect и другие). Для удовлетворения различных уровней, или режимов, которые передаются на устройство.

Два варианта протокола

Существует два варианта протокола, которые проходят через последовательное подключение. Одним из них является протокол Modbus RTU. Описание этого варианта: он более компактный, использует двоичный связи. В этом формате передачи данных всегда сопровождается круговой контрольной суммы резервирования, который используется для обнаружения проблем передачи.

Второй вариант Modbus ASCII. Эта версия более подробная, использует шестнадцатеричной системе кодирования ASCII данных, который может быть прочитан операторов. Modbus ASCII менее защищенный протокол. Поскольку он является менее эффективным, чем Modbus RTU, операторы должны использовать только ASCII для передачи данных на устройства, которые не поддерживают формат RTU. ASCII может быть также полезно, если сообщение RTU не может быть правильно применена.

Протокол Modbus для чайников

Modbus-это протокол последовательной передачи данных, используемый для передачи информации по последовательным линиям между электронными устройствами. Которая запрашивает информацию, называется мастером (Master), а информация о поставке устройств — подчиненных устройства (Slaves). В стандартной сети Modbus есть Мастер и до 247 Рабы, каждый-раб адрес от 1 до 247. Мастер также может сохранить информацию Пользователя.Для чего его используют?

Modbus-это открытый протокол. Это означает, что производители могут бесплатно интегрировать в свое оборудование. Он стал стандартным протоколом связи в промышленности, и в настоящее время является наиболее распространенным способом подключения промышленных электронных устройств. Он широко используется многими производителями во многих отраслях.

Modbus обычно используется для передачи сигналов от приборов и устройств управления обратно в контроллер или систему сбора данных, например, система, которая измеряет температуру и влажность воздуха, передает результаты на компьютер. Modbus часто используется для подключения элемента управления к удаленному компьютеру с терминалов блока (RTU) в системах диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Версия протокола Modbus существуют для последовательных линий (RTU и ASCII) и Ethernet (TCP).

Как это работает?

Modbus передается по последовательной линии между устройствами. Самый простой установки был последовательный кабель, соединяющий порты на обоих устройствах: Master и Slave.

Данные передаются как ряд нулей и единиц, называется бит. Каждый бит передается как напряжение, нули - положительный, и подразделений от негативного напряжения. Биты отправляются очень быстро. Типичная скорость передачи данных составляет 9600 бод (бит в секунду).Протокол Master/Slave

При описании протокола Modbus RTU связь между центральный лидер оборудование, 247 электронных устройств, подключенных к сети. Дизайн, как правило, называется протокол, master/slave, так как система Master запрашивает информацию от подключенных устройств, которые называются «подчиненными». Ведомые устройства отправляют информацию, что вебмастер в ответ на эти запросы, они не работают самостоятельно. Ведущий может также записывать информацию на все подключенные к нему устройства, но они не могут сохранить информацию для ведущего устройства.

Когда подчиненный посылает сообщение, Modbus, он начинает генерировать сообщение с уникальным идентификатором адреса. Это число от 1 до 247, который позволяет мастеру определить, какое устройство соответствует запрашиваемой информации.

Коммуникации и устройства

Каждое устройство используется для общения с помощью Modbus, имеет уникальный адрес. В серии из сети, только узел, назначенный мастером, может вызвать команду. Ethernet любое устройство может послать команду Modbus, хотя это не факт, что то самое главное. Команда содержит адрес устройства, для которого он предназначен (от 1 до 247). Все заказы включают в себя сведения о контрольная сумма, для того, чтобы позволить получателю обнаруживать ошибки передачи. Команды Modbus указывают RTU на изменение значения в одном из его регистров, руководство или чтение порта ввода-вывода, управления устройством возвращать одно или несколько значений, содержащихся в регистрах.

Есть много модемы и шлюзы, совместимые с Modbus, потому что это простой протокол, и часто копируются. Некоторые из них были разработаны специально для него. Различных реализаций используют проводной связи, беспроводной связи, например, в ISM, и даже служба коротких сообщений (SMS), а также единой системы радиосвязи с коммутацией пакетов (GPRS). Типичные проблемы, с которыми сталкиваются дизайнеры включают проблемы с задержками и времени.Обзор типов регистра Modbus

Типы записей, на которые ссылаются в устройства включают:

• катушки (дискретный выход); • входные клеммы; • записи реестра; • регистрация холдинга.Коды функций

Существует три категории кодов функции Modbus:Коды общих функций от 1 до 127, за исключением пользовательских кодов, утвержденного сообщества Modbus, публично задокументированы и уникальность гарантируется.Коды функций находятся в двух диапазонах от 65 до 72, 100, 110.Коды зарезервированы для функций, которые используются некоторыми компаниями для устаревших продуктов, не доступных для общего пользования.Преимущества

Некоторые преимущества использования протокола Modbus:Если драйвер уже установлен, пользователь знаком с Ethernet и протокол TCP/IP, драйвер может работать и обмениваться данными с ПК через несколько часов. Стоимость разработки считаются низкими. Требуется минимальное количество оборудования. Драйвер совместим с любой операционной системой.Нет необходимости в «экзотических» наборы микросхем, так что система может использовать ПК адаптера Ethernet для связи с недавно понял устройство. Поскольку стоимость Ethernet падает, сокращения затрат для оборудования. Пользователи не привязаны к одному поставщику услуг для поддержки, но могут воспользоваться текущие события.Спецификации доступна бесплатно для скачивания, никаких лицензионных сборов, необходимых для использования протокола Modbus не требуется.Взаимодействие между устройствами различных производителей и совместимости с установленной базой совместимых устройств.

Стоят преобразователи протоколов Modbus дорого. Цены на промышленные шлюза составляет 1000$. Ограничения

Поскольку Modbus был разработан в конце 1970-х годов для связи с программируемых логических контроллеров, количество и типы данных ограничивается теми, которые поняли, АВТОМАТА в то время. Объекты blob не поддерживается.

Не стандартный способ, для сайте, чтобы найти описание объект данных, например, чтобы определить, если значение реестра - значение температуры между 30 и 175 градусами.

Поскольку Modbus-это протокол типа «ведущий/ведомый», для устройства нет возможности «общаться " на исключение» (Ethernet, TCP/IP, называется open-mbus поддерживает). Основной узел должен регулярно получать данные с устройства детей, а также найти изменения в данных. Это нагрузки, пропускной способности, увеличивает время подключения к сети, в приложений, где пропускная способность может быть дорогим, например, в каналах передачи данных.

Modbus ограниченной адресов 254 устройств на одну линию передачи данных, что ограничивает число устройств, которые могут быть подключены к мастер-станции (Ethernet, TCP/IP, является исключением). Передачи должны быть непрерывными, что ограничивает типы удаленных общения тех, кто может буферизовать данные, с тем чтобы избежать пробелов в передаче. Протокол Modbus не обеспечивает защиту команд несанкционированных или перехвата данных. Важно понимать, что в процессе передачи информации возникают логические ошибки, связанные с искажениями при обмене.

Категория: обо всём