Промышленный протокол
MODBUS - самый популярный промышленный протокол, который используется сегодня, по уважительным причинам. Он прост, недорог, универсален и прост в использовании. Несмотря на то, что MODBUS существует с прошлого века почти 30 лет, почти все крупные производители промышленного оборудования и оборудования для автоматизации продолжают поддерживать его в новых продуктах.
Schneider Electric Modicon Quantum - это универсальный ПЛК, используемый в самых разных секторах, включая производство, воду / сточные воды, нефть и газ, химические и другие.
Хотя новые анализаторы, расходомеры и ПЛК могут иметь беспроводной, Ethernet или интерфейс полевой шины, MODBUS по-прежнему является протоколом, который большинство поставщиков предпочитают реализовывать на новых и старых устройствах.
Другим преимуществом MODBUS является то, что он может работать практически на всех коммуникационных носителях, включая витые пары, беспроводную, волоконную оптика, Ethernet, телефонные модемы, сотовые телефоны и микроволновую печь.
Это означает, что соединение MODBUS может быть установлено на новом или существующем предприятии довольно легко. Фактически, одно растущее приложение для MODBUS обеспечивает цифровую связь на старых установках, используя существующую витую пару.
В этой статье мы рассмотрим, как работает MODBUS, и рассмотрим несколько умных способов, которыми MODBUS можно использовать на новых и унаследованных заводах.
Что такое MODBUS?
MODBUS был разработан Modicon (теперь Schneider Electric) в 1979 году как средство для связи со многими устройствами по одному витой паре. Первоначальная схема прошла через RS232, но была адаптирована для работы на RS485, чтобы получить более высокую скорость, большие расстояния и настоящую многопоточную сеть. MODBUS быстро стал стандартом де-факто в индустрии автоматизации, а Modicon выпустил его для публики как бесплатный бесплатный протокол.
Сегодня MODBUS-IDA (www. MODBUS.org), крупнейшая организованная группа пользователей и поставщиков MODBUS, продолжает поддерживать протокол MODBUS во всем мире. MODBUS - это система «ведущий-ведомый», где «ведущий» осуществляет связь с одним или несколькими «ведомыми устройствами». Обычно мастер является ПЛК (программируемый логический контроллер), ПК, DCS (распределенная система управления) или RTU (удаленный терминал).
Ведомые устройства MODBUS RTU часто являются полевыми устройствами, все из которых подключаются к сети в многоточечной конфигурации. Рисунок 1.
Когда мастер MODBUS RTU хочет получать информацию от устройства, мастер отправляет сообщение, содержащее адрес устройства, данные, которые он хочет, и контрольную сумму для обнаружения ошибок. Каждое другое устройство в сети видит сообщение, но реагирует только на обнаруженное устройство.
Рисунок 1. Сеть MODBUS RTU состоит из одного «ведущего», такого как ПЛК или DCS, и до 247 «ведомых» устройств, подключенных в многозадачной конфигурации
Ведомые устройства в сетях MODBUS не могут инициировать связь; они могут только ответить. Другими словами, они говорят только при разговоре. Некоторые производители разрабатывают «гибридные» устройства, которые действуют как slave-устройства MODBUS, но также имеют «способность записи», что делает их псевдомастерами в разы.
Три наиболее распространенные версии MODBUS, используемые сегодня:
- MODBUS ASCII
- MODBUS RTU
- MODBUS / TCP
Все сообщения MODBUS отправляются в том же формате. Единственное различие между тремя типами MODBUS заключается в том, как кодируются сообщения.
В MODBUS ASCII все сообщения кодируются в шестнадцатеричном виде, используя 4-разрядные символы ASCII. Для каждого байта информации необходимы два байта связи, в два раза больше, чем у MODBUS RTU или MODBUS / TCP.
Поэтому MODBUS ASCII является самым медленным из трех протоколов, но подходит для использования телефонных модемов или радиочастотных каналов. Это связано с тем, что ASCII использует символы для разметки сообщения. Из-за этого разграничения сообщения любые задержки в среде передачи не будут приводить к неверному истолкованию сообщения принимающим устройством.
Это может быть важно при работе с медленными модемами, сотовыми телефонами, шумными соединениями или другими сложными средами передачи.
В MODBUS RTU данные кодируются в двоичном формате и требуют только одного байта связи на каждый байт данных. Это идеально подходит для использования через RS232 или многоканальные сети RS485 со скоростью от 1200 до 115 Кбод. Наиболее распространенные скорости - 9 600 и 19 200 бод. MODBUS RTU является наиболее широко используемым промышленным протоколом, поэтому большая часть этой статьи будет посвящена основам и требованиям MODBUS RTU.
MODBUS / TCP - это просто MODBUS через Ethernet. Вместо использования адресов устройств для связи с подчиненными устройствами используются IP-адреса. С MODBUS / TCP данные MODBUS просто инкапсулируются внутри пакета TCP / IP. Следовательно, любая сеть Ethernet, поддерживающая TCP / IP, должна немедленно поддерживать MODBUS / TCP.
Более подробная информация об этой версии MODBUS будет рассмотрена в следующем разделе «MODBUS Over Ethernet».
Продолжение следует
,
Ресурс: Использование MODBUS для управления процессом и автоматизации - Moore Industries