Giao thức Modbus thường được coi là ông tổ của mạng công nghiệp hóa. Trong thời đại hiện nay của các dịch vụ web và các giao thức truyền thông internet, giao tiếp và yêu cầu đáp ứng các tình huống giao tiếp thực tế đẹp như tranh vẽ. Giao thức Modbus được cấu hình dễ dàng theo yêu cầu công nghiệp và kinh doanh. Do tính phổ biến và các ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực này, bài viết này cung cấp tổng quan chi tiết về giao tiếp Modbus, các mã chức năng, cách triển khai và ứng dụng của nó.
Modbus là gì?
Modbus là RTU tiêu chuẩn mở, nơi nhiều tổ chức và kỹ sư triển khai nó vào thiết bị của họ mà không bao gồm bất kỳ loại thanh toán nào. Giao thức này được coi là giao thức truyền thông phổ biến nhất và thường có thể truy cập được như một phương tiện liên kết các thiết bị điện tử kỹ thuật.
Nói một cách chi tiết, đây là giao tiếp giao thức được sử dụng để truyền thông tin giữa thiết bị điện tử thông qua đường dây nối tiếp hoặc thông qua kết nối Ethernet. Trong một điều kiện tiêu chuẩn mở, bất kỳ ai cũng có thể thực hiện nó. Điều này có thể được sử dụng cho kết nối của một hệ thống điều khiển bằng RTU trong giảm bớt trong miền quyền lực.
Giao thức của Modbus được định nghĩa rõ ràng là giao thức chủ và giao thức phụ, có nghĩa là một công cụ hoạt động như chủ sẽ làm cho một hoặc nhiều công cụ hoạt động như một nô lệ. Điều này chỉ ra rõ ràng rằng nô lệ sẽ không đảm nhận dữ liệu, nó cần phải đợi cho đến khi nó được yêu cầu cung cấp thông tin. Master sẽ ghi thông tin xuống các thiết bị tớ và sau đó đọc thông tin từ các thanh ghi tớ tới tớ. Sẽ luôn tồn tại một địa chỉ đã đăng ký từ quan điểm của sổ đăng ký nô lệ.
Giao thức truyền thông Modbus hoạt động như thế nào?
Vì Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU) của loại tiêu chuẩn mở này sử dụng cách tiếp cận chính và phụ để tạo giao tiếp trên các thiết bị khác nhau, điều này tương ứng với bất kỳ loại ứng dụng nào sử dụng kịch bản RTU sẽ có thiết bị chính Modbus và tối thiểu là một Thiết bị nô lệ. Điều này chỉ ra rõ ràng rằng nô lệ sẽ không đảm nhận dữ liệu, nó cần phải đợi cho đến khi nó được yêu cầu cung cấp thông tin.
Giao tiếp Modbus
Giao tiếp chủ và phụ trên các thiết bị được kích hoạt thông qua mạng hoặc xe buýt nối tiếp. bên trong OSI cách tiếp cận, Modbus được đặt trong lớp thứ bảy. Mục đích của việc này là yêu cầu giao thức và sau đó cung cấp các dịch vụ tương ứng được đề cập bằng mã chức năng. Các mã chức năng này của giao thức Modbus RTU là các thành phần yêu cầu Modbus.
Vì vậy, để phát triển đơn vị dữ liệu ứng dụng Modbus, đơn vị phân phối phải tiến hành giao dịch thiết bị. Đây là hoạt động thông báo cho máy chủ hoạt động trên loại hoạt động được chỉ định. Thiết kế của yêu cầu được kích hoạt bởi thiết bị chính được xác định bởi giao thức ứng dụng. Sau đó, mã chức năng sẽ được mã hóa là 8-bit là một byte. Chỉ các mã chức năng nằm trong khoảng 1-25 được coi là hợp lệ và trong 128-255 này được dành riêng cho các phản hồi đặc biệt.
Ngành kiến trúc
Khi có một yêu cầu / thông báo từ chủ đến phụ, điều này có nghĩa rằng nó là trường mã chức năng thông báo cho máy chủ thực hiện hành động được yêu cầu. Đối với một số hoạt động, cũng sẽ có một số mã chức năng phụ. Ví dụ, thiết bị chính có thể đọc các chuyển đổi BẬT và TẮT của một cụm đầu vào / đầu ra khác nhau.
Nó cũng đọc hoặc ghi thông tin của một nhóm các thanh ghi Modbus. Khi phản hồi của máy chủ nhận được phản hồi của máy chủ, thì trường mã chức năng sẽ được máy chủ sử dụng để biểu thị rằng đó là phản hồi đặc biệt hoặc đặc biệt. Thiết bị phụ sẽ cộng hưởng khi yêu cầu mã chức năng đầu tiên có phản hồi bình thường.
Đây là cách Giao thức truyền thông Modbus đã hoạt động.
Mã chức năng
Giao thức của Modbus xác định nhiều mã chức năng để có được khả năng truy cập cho các thanh ghi. Chủ yếu có bốn khối dữ liệu khác nhau được đặc trưng bởi Modbus và ở đây có thể xảy ra sự chồng chéo của số thanh ghi hoặc địa chỉ. Vì vậy, do đó, một định nghĩa chính xác phải được xác định nơi địa chỉ được yêu cầu và nơi cần mã chức năng.
Bảng dưới đây tóm tắt rõ ràng Mã chức năng Modbus . Chỉ tồn tại một danh mục con của những mã này. Nhưng đối với một số ứng dụng tương ứng, chúng có thể không được áp dụng.
| Mã chức năng Modbus | Loại đăng ký |
| 1 | Đọc cuộn dây |
| hai | Đọc các đầu vào rời rạc |
| 3 | Đọc nắm giữ đăng ký |
| 4 | Đọc các thanh ghi đầu vào |
| 5 | Viết cuộn dây đơn |
| 6 | Ghi sổ đăng ký giữ một lần |
| mười lăm | Viết nhiều cuộn dây |
| 16 | Ghi nhiều thanh ghi giữ |
Profibus v / s Modbus
Để so sánh Profibus và Modbus như các ứng dụng riêng biệt, mỗi ứng dụng đều có nhiều lợi ích và ứng dụng.
Modbus có cấu trúc đơn giản, hoạt động hợp lý và có thể dễ dàng tiếp cận giao thức. Mặc dù tồn tại một số khác biệt trong giao thức tự nó và trong định nghĩa của lớp vật lý, điều này phát triển các vấn đề trong hoạt động của nhiều nhà cung cấp. Trong khi Profibus là giao thức phức tạp nhất được xây dựng để tự động hóa toàn bộ ngành công nghiệp. Nó hoạt động đặc biệt trong các chức năng đa nhà cung cấp có modem và giữ các chẩn đoán kỹ lưỡng.
Tại thời điểm kết nối thiết bị thông minh với bộ điều khiển theo cách tiếp cận điểm - điểm hoặc nó tồn tại một vị trí từ xa, thì Modbus phục vụ kịch bản này tốt nhất. Trong điều kiện tồn tại nhiều hơn một điểm có nghĩa là nhiều nhà cung cấp, thì Profibus sẽ phục vụ tốt nhất.
Một ứng dụng ngày càng phổ biến cung cấp những gì tuyệt vời nhất của cả hai thế giới. Ứng dụng này sử dụng Modbus để truyền dữ liệu giữa bộ điều khiển chính và bộ tập trung dữ liệu và nó có một vị trí từ xa để sử dụng Profibus.
Phiên bản giao thức
Các phiên bản giao thức trong thiết bị này tồn tại cho cả cổng Ethernet và cổng nối tiếp. Các biến thể của giao thức Modbus là:
Modbus rtu
Để thiết lập giao tiếp giao thức, điều này đại diện cho dữ liệu ở định dạng nhị phân và chủ yếu được sử dụng trong giao tiếp nối tiếp. Các tin nhắn trong phiên bản này được chia theo thời gian nhàn rỗi. Định dạng được tuân theo trong phiên bản RTU là cơ chế kiểm tra dự phòng theo chu kỳ để xác minh và điều này đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu.
Modbus ASCII
Để thiết lập giao tiếp giao thức, ASCII các ký tự được sử dụng và hầu hết được thực hiện trong giao tiếp nối tiếp. Các thư trong phiên bản này được chia bằng dấu hai chấm (“) và bằng dòng mới ở cuối (/). Định dạng theo sau trong phiên bản ASCII là kiểm tra dự phòng theo chiều dọc để xác minh cơ chế.
Modbus TCP
Phiên bản Modbus này được triển khai cho các giao tiếp thông qua Mạng TCP / IP liên kết qua cổng 502. Biến thể này không yêu cầu bất kỳ loại tính toán tổng kiểm tra nào vì bản thân các cấp thấp hơn cung cấp điều này.
Kiến trúc Modbus TCP
Modbus Plus
Đây là biến thể được cấp bằng sáng chế cho Schneider Electric và trái ngược với các loại biến thể khác, nó hỗ trợ loại giao tiếp ngang hàng giữa các chủ khác nhau. Nó cần một bộ đồng xử lý được cam kết để quản lý HDLC nhanh chóng, chẳng hạn như biến thể mã thông báo. Nó sử dụng một cặp xoắn ở tốc độ 1 Mbit / s và bao gồm cách ly máy biến áp được đặt ở mọi nút. Một loại phần cứng cụ thể là cần thiết để thiết lập kết nối giữa Modbus + và máy tính, chẳng hạn như ISA bus.
Các loại phiên bản giao thức khác là:
- Enron
- Pemux
- Modbus qua UDP
Ứng dụng Modbus
Các ứng dụng chính là:
- Được sử dụng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe để phân tích mức nhiệt độ tự động
- Phân tích hành vi giao thông
- Được triển khai tự động hóa tại nhà để truyền dữ liệu hợp lý
- Làm việc trong các ngành như Khí, Dầu, Địa nhiệt, Hydel, Gió và Mặt trời
Ngoài những điều này, các khái niệm chính khác cũng được biết đến trong khái niệm này là trực quan hóa dữ liệu, loại thanh ghi, mã ngoại lệ, giao tiếp với thiết bị cổng này, mã hóa dữ liệu trong loại RTU này, biểu diễn dữ liệu, khắc phục sự cố, tốc độ và truyền thông nối tiếp và nhắn tin. Bài viết này cung cấp mô tả tổng thể về Modbus là gì, hoạt động của nó, mã chức năng, phiên bản giao thức và ứng dụng.
Câu hỏi đặt ra cần phải được biết cùng với tất cả những điều này là
