Modbus protocolo: descrição, o âmbito de aplicação, vantagens e desvantagens

Data:

2018-11-26 00:30:21

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Modbus o protocolo aberto de comunicação serial. Foi desenvolvido em 1979 para uso com dispositivos de controlador lógico programável (clp), atualmente é amplamente usado para conectar vários tipos de eletrônicos industriais dispositivos conectados a diferentes tipos de redes.

O protocolo Mais usado em toda a automação industrial. Modbus é muito popular. É muito simples e intuitiva de usar o dispositivo com um padrão consistente de comunicação. Em uma rede Modbus cada dispositivo olha na rede como um conjunto de bobinas (bit) e registradores. O assistente lê e grava estas bobinas e registradores, usando muito simples e compactados para um conjunto de comandos. A comunicação se move em uma única direção por vez.

A Implementação do protocolo Modbus, instalada na prática, é muito breve. Apesar de há vinte e comandos básicos, apenas alguns deles são realmente implementadas. Os mais comuns os comandos são considerados lidos da bobina, os bobina, leitura de maiúsculas e minúsculas, a instalação de registradores. Um pequeno conjunto de comandos - uma outra razão para a popularidade do protocolo.protocolo modbus

Modbus — o protocolo de aplicação alargado

Conversor de protocolos amplamente utilizado por uma série de razões:

  • Modbus — o protocolo open-source. Isso significa que ele pode ser incluído em uma grande variedade de tipos de dispositivos de hardware de qualquer fornecedor de equipamentos.
  • Usa uma estrutura de mensagens, o que o torna menos complexa, para a sua implantação. Pode exigir apenas alguns dias para a implementação. Esta é uma clara vantagem competitiva em comparação com outros protocolos, que podem exigir meses para estudo e implantação.
  • Suporta serial ou Ethernet.
  • é Utilizado com dois tipos de comunicação serial: RS-232 e RS-485. Algumas versões do protocolo Modbus tcp, também podem ser enviadas através de Ethernet ou TCP/IP. Essas mensagens Modbus embalado como однобитовые bits ou 16 bits pacotes de palavras.

O protocolo de Rede Modbus não é parte da camada física da rede. A comunicação é passado por cima físicos níveis, o que permite usá-lo em muitos diferentes tipos de redes. Esta propriedade нефизического torna o Modbus o protocolo de aplicação natureza.descrição do protocolo modbus rtu

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O Protocolo de transmissão de dados Modbus — é um método de coleta de dados de fontes diferentes para visualizar as operações, backup e solução de problemas com central de um local remoto. Ele é amplamente utilizado e é bastante simples tecnologia. Dependendo da aplicação, o mais novo protocolo pode ter mais benefícios.

Normalmente, o PC está configurado para executar programas, tais como a Wonderware, Intellution ou LabVIEW em um único local para a coleta de dados a partir de diferentes processos em toda a empresa. O outro é um aplicativo projetado para personalizar a área de controladores de processos de produção (CLP Allen-Bradley, Siemens, PLCDirect e outros). Para responder a diferentes níveis ou modos, que são transmitidos para o dispositivo.protocolo modbus rtu

Duas opções de protocolo

Há duas opções de protocolo que passam através de uma conexão serial. Um deles é o protocolo Modbus RTU. Descrição esta opção: ele é mais compacto, usa o binário de comunicação. Neste formato de transferência de dados é sempre acompanhada de um loop de soma de verificação de redundância, que é usado para a detecção de problemas de transmissão de dados.

A Segunda opção — Modbus ASCII. Esta versão do mais, usa a codificação hexadecimal ASCII de dados, que pode ser lido pelos operadores. Modbus ASCII é menos seguro do que o protocolo. Porque ele é menos eficiente do que Modbus RTU, os operadores devem utilizar caracteres ASCII apenas para transferência de dados em dispositivos que não suportam o formato RTU. ASCII também pode ser útil, se a mensagem RTU não pode ser corretamente aplicada.protocolo modbus rtu

O Protocolo Modbus para dummies

O Modbus é um protocolo de comunicação serial utilizado para a transmissão de informação consistente linhas entre dispositivos electrónicos. Então, que solicita informações, é chamado de um líder (Master), e a informação sobre o fornecimento de dispositivos — slaves (Slaves). Em uma rede padrão Modbus há um Mestre e até 247 Slaves, cada um dos quais tem um único escravo endereço de 1 a 247. Master também pode gravar informações em Slaves.

Por que usá-lo?

O Modbus é um protocolo aberto. Isso significa que os fabricantes de graça podem incorporar-lo em seu equipamento. Ele tornou-se um protocolo padrão de comunicação na indústria, e atualmente é o meio mais comum de conexão industriais dispositivos eletrônicos. Ele é amplamente utilizado por muitos fabricantes em muitos setores.

Modbus é normalmente utilizado para a transmissão de sinais de instrumentação e dispositivos de controle de volta para o controlador principal ou de um sistema de coleta de dados, por exemplo, um sistema que mede a temperatura e a umidade, passa os resultados para o computador. Modbus é freqüentemente usado para conectar o controle de um computador remoto com o bloco terminal (RTU) em sistemas de controle supervisório e aquisição de dados (SCADA). Versão do protocolo Modbus existem para sucessivas linhas (RTU e ASCII) e Ethernet (TCP).

protocolo modbus tcp

Como éfunciona?

Modbus é transmitida através de relação de série de linhas entre os dispositivos. A maneira mais simples de instalar seria um cabo serial que liga as portas seriais em dois dispositivos Master e Slave.

Os Dados são enviadas como uma série de uns e zeros, chamados de bits. Cada bit é transmitido como tensão, os zeros positivos e unidades - negativos de tensão. Os bits são enviados muito rapidamente. Típica é a velocidade de transmissão é de 9600 bps (bits por segundo).

O Protocolo de Master/Slave

Ao descrever o protocolo Modbus RTU, a comunicação é realizada entre centralizado de um líder de equipamentos, 247 conectados dispositivos electrónicos a uma mesma rede. O projeto é normalmente chamado de protocolo de "mestre/escravo", porque o sistema Master solicita informações de dispositivos conectados, chamados de "os subordinados". Guiados dispositivos enviam informações somente assistente em resposta a estes pedidos, eles não operam de forma autônoma. O líder também pode gravar as informações no slaves, mas subordinado a um dispositivo não pode gravar as informações sobre um dispositivo.

Quando o slave envia uma mensagem Modbus, ele começa a dar forma a uma mensagem com um identificador único endereço. É um número de 1 a 247, que permite que o assistente determinar que o dispositivo atenda as informações solicitadas.o protocolo modbus para dummies

A Comunicação e o dispositivo

Para Cada dispositivo, usado para a conexão com o uso do Modbus, é atribuído um único endereço. Em sucessivas redes apenas o nó atribuído um mestre, pode acionar o comando. Em Ethernet qualquer dispositivo pode enviar um comando Modbus, embora, geralmente, isso faz com que apenas um líder. O comando contém o endereço do dispositivo para o qual ele foi projetado (de 1 a 247). Todos os comandos incluem informações de soma de verificação para permitir que o destinatário de detectar erros de transmissão. Básicos de comandos Modbus indicam RTU para alterar os valores em um dos seus registros, a gestão ou a leitura da porta de entrada e de saída, comando de dispositivo para enviar de volta um ou mais valores contidos em seus registros.

Há um monte de modems e gateways de suporte Modbus, porque é um protocolo simples e, muitas vezes, é copiado. Alguns deles foram desenvolvidos especificamente para ele. Várias implementações usam a rede com fio, sem fio, por exemplo, na faixa ISM, e até mesmo serviço de mensagens curtas (SMS), bem como um serviço global packet radio service (GPRS). Problemas comuns com os quais têm de enfrentar designers, incluem problemas com alta latência e o tempo.

Visão geral dos tipos de maiúsculas e minúsculas Modbus

Tipos de registros, que é referido dispositivo, incluem:

• bobina (saída selecionável);
• terminais de entrada;
• entrada de maiúsculas e minúsculas;
• o registo da exploração.

Códigos de função

Existem três categorias de códigos de funções do Modbus:

  • Códigos de funções comuns - de 1 a 127, exceto os códigos personalizados, comprovada a comunidade Modbus, publicamente documentadas e garantido é o único.
  • Códigos Personalizados de funções - estão nas duas faixas de 65 a 72, 100 a 110.
  • Códigos reservados funções - utilizadas por algumas empresas para produtos mais antigos, não estão disponíveis para uso geral.

Vantagens

Alguns benefícios do uso do protocolo Modbus:

  • Se o controlador já estiver instalado, o usuário está familiarizado com Ethernet e soquetes TCP/IP, driver pode funcionar e trocar dados com PC através de várias horas. Os custos de desenvolvimento são considerados baixos. É necessário o número mínimo de equipamentos. O driver é compatível com qualquer sistema operacional.
  • Não há necessidade de o ão exótico» conjuntos de chips, de modo que o sistema pode usar o padrão de PC-placa Ethernet para comunicação com o recém-implementado o dispositivo. Como o custo de Ethernet cai, diminuindo os custos de hardware. Os usuários não estão vinculados a um único fornecedor de serviços para suporte, mas pode aproveitar os atuais desenvolvimentos.
  • Especificação está disponível gratuitamente para download, sem custo adicional de taxas de licença, necessários para a utilização de protocolos Modbus, não é necessário.
  • A Interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes e a compatibilidade com a base instalada de dispositivos compatíveis.

Estão conversores de protocolos Modbus caro. Preço industriais de gateway é de 1.000 dólares.

Limitações

Como o Modbus foi desenvolvido no final da década de 1970 para a comunicação com programáveis controladores lógicos, o número de tipos de dados limita-se aos que foram compreendidos PLC no momento. Objectos grandes binários não são suportados.

Não existe uma maneira padrão para o site, para encontrar a descrição de um objeto de dados, por exemplo, para determinar se o valor de registro - valor de temperatura entre 30 e 175 graus.

protocolo de transferência de dados modbus

Como o Modbus é um protocolo do tipo "mestre/escravo", para o dispositivo, não há possibilidade de "informar sobre a exceção de" (para além de Ethernet TCP/IP, chamada de open-mbus). O nó deve receber regularmente os dados com os dispositivos subordinados, e também procurar por alterações nos dados. Isso carrega a largura de banda aumenta o tempo de conexão de rede em aplicações onde a largura de banda pode ser caro, por exemplo, em canais de baixa velocidade de transmissão de dados.

Modbus se limita a endereçado 254 dispositivos em uma linha de transmissão de dados, o que limita o número de dispositivos que podem serligado ao assistente de estação (Ethernet TCP/IP é uma exceção). De transmissão devem ser contínuos, o que limita o tipo de área de dispositivos de comunicação aqueles que podem ser buffer de dados, para evitar lacunas na transmissão. O protocolo Modbus não oferece proteção contra comandos não autorizados no computador ou intercepção de dados. É importante compreender que no processo de transmissão de informações ocorrem erros de lógica, mas também relacionados com a distorção com a troca.


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Alin Trodden - autor do artigo, editor
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