Das Modbus-Protokoll wird allgemein als der Großvater der industrialisierten Vernetzung bezeichnet. In der gegenwärtigen Ära der Webdienste und Internetkommunikationsprotokolle sind die Kommunikation und die Aufforderung, auf Kommunikationsszenarien zu reagieren, praktisch malerisch. Modbus-Protokolle lassen sich leicht gemäß den industriellen und geschäftlichen Anforderungen konfigurieren. Aufgrund dieser extremen Beliebtheit und der weit verbreiteten Anwendungen in mehreren Domänen bietet dieser Artikel einen detaillierten Überblick über die Modbus-Kommunikation, ihre Funktionscodes, Implementierungen und Anwendungen.
Was ist Modbus?
Modbus ist die offene Standard-RTU, in der viele Organisationen und Ingenieure sie ohne jegliche Zahlungen in ihr Gerät implementieren. Dieses Protokoll gilt als das allgegenwärtigste Kommunikationsprotokoll und ist allgemein zugänglich, um technische elektronische Geräte miteinander zu verbinden.
Im Detail ist dies die Kommunikation Protokoll, das für die Informationsübertragung zwischen den elektronischen Geräten über serielle Leitungen oder über Ethernet-Verbindungen verwendet wird. In einem offenen Standardzustand kann jeder es implementieren. Dies wird wahrscheinlich für den Anschluss eines Systems verwendet, das über eine RTU in steuert verringern in der Machtdomäne.
Das Protokoll von Modbus ist als Master- und Slave-Protokoll genau definiert, was bedeutet, dass ein als Master fungierendes Tool entweder ein oder mehrere Tools als Slave fungiert. Dies zeigt deutlich an, dass der Slave keine Daten übernimmt. Er muss warten, bis er nach den Informationen gefragt wurde. Der Master schreibt Informationen an die Slave-Geräte und liest dann Informationen aus den Slave-Registern an den Master. Aus Sicht der Slave-Register existiert immer eine registrierte Adresse.
Wie funktioniert das Modbus-Kommunikationsprotokoll?
Da die Remote Terminal Unit (RTU) dieser Art von offenem Standard einen Master- und Slave-Ansatz verwendet, um die Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten herzustellen, entspricht dies, dass jede Art von Anwendung, die das RTU-Szenario verwendet, über ein Modbus-Master-Gerät und mindestens eines verfügt Slave-Gerät. Dies zeigt deutlich an, dass der Slave keine Daten übernimmt. Er muss warten, bis er nach den Informationen gefragt wurde.
Modbus-Kommunikation
Die Master- und Slave-Kommunikation zwischen den Geräten wird entweder über serielle Busse oder über Netzwerke ermöglicht. In dem OSI Ansatz ist Modbus in der siebten Schicht platziert. Dies dient dazu, das Protokoll anzufordern und dann die entsprechenden Dienste bereitzustellen, die durch Funktionscodes erwähnt werden. Diese Funktionscodes des Modbus RTU-Protokolls sind die Modbus-Anforderungskomponenten.
Um die Modbus-Anwendungsdateneinheit zu entwickeln, sollte die Liefereinheit eine Gerätetransaktion initiieren. Dies ist die Operation, die den Server benachrichtigt, an der angegebenen Art von Operation zu arbeiten. Das Design der Anforderung, die vom Master-Gerät initiiert wird, wird durch das Anwendungsprotokoll bestimmt. Dann wird der Funktionscode als 8-Bit codiert, was einem Byte entspricht. Nur die Funktionscodes im Bereich von 1-25 gelten als gültig und werden in diesem Fall von 128-255 für außergewöhnliche Antworten reserviert.
Die Architektur
Wenn eine Anforderung / Nachricht vom Master zum Slave vorliegt, bedeutet dies, dass das Funktionscodefeld den Server benachrichtigt, die angeforderte Aktion auszuführen. Für einige Operationen gibt es auch einige Unterfunktionscodes. Beispielsweise kann das Master-Gerät EIN- und AUS-Übergänge eines Clusters verschiedener Ein- / Ausgänge lesen.
Es liest oder schreibt auch die Informationen einer Gruppe von Modbus-Registern. Wenn die Antwort des Slaves vom Master empfangen wird, wird das Funktionscodefeld vom Slave verwendet, um anzuzeigen, dass es sich entweder um eine nicht außergewöhnliche oder eine außergewöhnliche Antwort handelt. Das Slave-Gerät wird für die Anforderung des ersten Funktionscodes mitschwingen, wenn eine normale Antwort erfolgt.
So ist das Modbus-Kommunikationsprotokoll hat funktioniert.
Funktionscodes
Das Protokoll von Modbus identifiziert mehrere Funktionscodes, um die Zugänglichkeit für Register zu erhalten. Es gibt hauptsächlich vier verschiedene Datenblöcke, die durch Modbus gekennzeichnet sind, und hier kann es zu einer Überlappung von Registernummern oder Adressen kommen. Aus diesem Grund muss eine genaue Definition definiert werden, wo Adressen erforderlich sind und wo Funktionscodes erforderlich sind.
Die folgende Tabelle fasst die Modbus-Funktionscodes . Es gibt nur eine Unterkategorie dieser Codes. Bei einigen entsprechenden Anwendungen werden diese möglicherweise nicht angewendet.
| Modbus-Funktionscode | Art des Registers |
| 1 | Lesespule |
| zwei | Lesen von Digitaleingängen |
| 3 | Lesen des Haltens Register |
| 4 | Lesen von Eingangsregistern |
| 5 | Schreiben von Single-Coil |
| 6 | Schreiben eines einzelnen Halteregisters |
| fünfzehn | Schreiben mehrerer Spulen |
| 16 | Schreiben mehrerer Halteregister |
Profibus v / s Modbus
Um Profibus und Modbus als separate Anwendungen zu vergleichen, bietet jede der beiden mehrere Vorteile und Anwendungen.
Modbus hat einen einfachen Aufbau, eine optimierte Bedienung und ein leicht zugängliches Protokoll. Obwohl es einige Unterschiede im Protokoll selbst und in der Definition der physischen Schicht gibt, entstehen Probleme bei Operationen mit mehreren Anbietern. Während Profibus das komplizierteste Protokoll ist, das zur Automatisierung der gesamten Branche entwickelt wurde. Es arbeitet außergewöhnlich in den Funktionen mehrerer Hersteller mit Modems und verfügt über eine gründliche Diagnose.
Wenn eine Smart-Device-Verbindung mit dem Controller in einem Punkt-zu-Punkt-Ansatz besteht oder ein Remote-Standort vorhanden ist, kann Modbus dieses Szenario am besten bedienen. Unter den Bedingungen, in denen mehr als ein Punkt vorhanden ist, was mehrere Anbieter bedeutet, ist Profibus von seiner besten Seite.
Eine Anwendung, die immer beliebter wird, bietet die beste aus beiden Welten. Diese Anwendung verwendet Modbus für die Datenübertragung zwischen der Hauptsteuerung und einem Datenkonzentrator und verfügt über einen entfernten Standort, an dem ein Profibus verwendet wird.
Protokollversionen
Protokollversionen In diesem Gerät sind sowohl Ethernet- als auch serielle Schnittstellen vorhanden. Die Varianten der Modbus-Protokolle sind:
Modbus rtu
Um eine Protokollkommunikation herzustellen, stellt dies Daten in einem Binärformat dar und wird hauptsächlich in der seriellen Kommunikation verwendet. Die Nachrichten in dieser Version sind durch Leerlaufzeiten unterteilt. Das Format, das in der RTU-Version verwendet wird, ist eine zyklische Redundanzprüfung zur Überprüfung des Mechanismus, die die Zuverlässigkeit der Daten gewährleistet.
Modbus ASCII
Um die Protokollkommunikation herzustellen, ASCII Zeichen werden verwendet und meist in der seriellen Kommunikation implementiert. Die Nachrichten in dieser Version werden durch einen Doppelpunkt (“) und einen nachgestellten Zeilenumbruch (/) getrennt. Das in der ASCII-Version verwendete Format ist eine Längsredundanzprüfung zur Überprüfung des Mechanismus.
Modbus TCP
Diese Version von Modbus ist für die Kommunikation über implementiert TCP / IP-Netzwerke Verknüpfung über den Port 502. Diese Variante erfordert keine Prüfsummenberechnung, da niedrigere Ebenen dies selbst bereitstellen.
Modbus TCP-Architektur
Modbus Plus
Dies ist die patentierte Variante für Schneider Electric und unterstützt im Gegensatz zu anderen Varianten die Peer-to-Peer-Kommunikation zwischen verschiedenen Mastern. Es benötigt einen engagierten Co-Prozessor, um schnelle HDLCs wie Token-Variationen zu verwalten. Es verwendet ein Twisted Pair mit 1 Mbit / s und besteht aus einer Transformatorisolation an jedem Knoten. Ein bestimmter Hardwaretyp ist erforderlich, um eine Verbindung zwischen Modbus + und Computern wie dem ISA-Bus herzustellen.
Die anderen Arten von Protokollversionen sind:
- Enron
- Pemux
- Modbus über UDP
Modbus-Anwendungen
Die Hauptanwendungen sind:
- Wird im Gesundheitswesen zur Analyse automatisierter Temperaturniveaus verwendet
- Analyse des Verkehrsverhaltens
- Implementiert in der Hausautomation für eine optimierte Datenübertragung
- Beschäftigt in Branchen wie Gas, Öl, Geothermie, Hydel, Wind und Solar
Darüber hinaus sind Datenvisualisierung, Registertypen, Ausnahmecodes, Kommunikation mit diesen Gateway-Geräten, Datencodierung in dieser Art von RTU, Datendarstellung, Fehlerbehebung, Geschwindigkeit und serielle Kommunikation und Nachrichtenübermittlung. Dieser Artikel enthält eine allgemeine Beschreibung des Modbus, seiner Funktionsweise, Funktionscodes, Protokollversionen und Anwendungen.
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