Modbus-protokollan kattava analyysi

modbus-protokollasta on tullut yksi suosituimmista viestintäprotokollista teollisuusautomaation alalla. Monet teollisuuslaitteet, mukaan lukien PLC, DCS, älykkäät instrumentit jne., käyttävät Modbus-protokollaa tiedonsiirtostandardina keskenään. Vuodesta 2007 lähtien asennettujen Modbus-solmujen määrä on ylittänyt 10 miljoonaa, mikä osoittaa, että protokollaa on käytetty ja tunnustettu laajalti.

Modbus on sarjaliikenteeseen perustuva tiedonsiirtoprotokolla, jonka tavoitteena on tarjota teollisuuslaitoksille yhteinen tiedonsiirtostandardi eri laitteiden välisen tiedonvaihdon ja ohjauksen toteuttamiseksi. Protokollan kehitti alun perin Modicon, ja nyt sen omistaa Schneider Electric. Modbus-protokolla on sovelluskerroksen protokolla, joka määrittelee yhteisen viestimuodon mahdollistaen tiedonsiirron ja ohjauksen eri laitteiden välillä. Protokolla tukee erilaisia fyysisiä kerroksia, kuten RS-232, RS-422, RS-485 ja Ethernet, joten sitä voidaan soveltaa erilaisiin laitteisiin ja verkkoihin.

Modbus on isäntä/orja-kommunikaatioprotokolla, joka tarjoaa toimintokoodien määrittämiä palveluita. Internet-organisaatiot käyttävät Modbusia käyttämällä varattua järjestelmäporttia 502 TCP/IP-pinossa. Modbus Plus on nopea token passing -verkko, Modbusin työprosessi:

1. Modbus-kommunikaatio alkaa isäntälaitteen lähettämällä kyselypyynnön orjalle.

2. Orja-asema vastaanottaa pyynnön ja jäsentää pyynnön sisällön.

3. Orja-asema suorittaa vastaavat toiminnot (kuten lukee rekistereitä tai kirjoittaa rekistereitä) pyynnön sisällön mukaan ja lähettää vastaustiedot takaisin isäntäasemalle.

4. Isäntäasema vastaanottaa vastaustiedot ja jäsentää vastauksen sisällön.

5. Isäntä käsittelee vastaustiedot ja lähettää tarvittaessa lisää kyselyjä.

6. Tämä prosessi jatkuu, kunnes yhteys on valmis tai tapahtuu virhe.

Modbus-tiedonsiirrossa isäntä on laite, kuten ohjain tai tietokone, ja orjat ovat antureita, toimilaitteita tai muita laitteita. Pääasema on vastuussa tiedonsiirron aloittamisesta, kun taas orja-asema on vastuussa toimintojen suorittamisesta ja vastaamisesta isäntäaseman pyyntöön. Tiedonsiirto voi tapahtua sarjalinjan tai Ethernetin kautta. Modbus-viestinnässä tiedot järjestetään rekistereiksi ja niihin viitataan osoitteiden avulla. Modbus-protokolla tukee useita toimintokoodeja, mukaan lukien luku- ja kirjoitusrekisterit, luku- ja kirjoituskelat jne.

Sovellusskenaario:

Modbus-protokollaa käytetään laajalti teollisissa ohjaus- ja valvontasovelluksissa, mukaan lukien automatisoidut tehtaat, robottien ohjaus, tehonvalvonta ja ohjaus, öljyn ja kaasun talteenotto ja kuljetus, vedenkäsittely ja -toimitus, automatisoidut rakennukset ja monet muut. Modbus soveltuu myös reaaliaikaiseen tiedonkeruuun ja -käsittelyyn, mukaan lukien tiedonsiirto, tiedon seuranta ja ohjaus, vian havaitseminen ja diagnosointi jne.

Seuraavassa on joitain Modbus-protokollan sovelluksia:

PLC-ohjaus: Modbus-protokolla on standardiprotokolla monien ohjelmoitavien logiikkaohjaimien (PLC) välillä. PLC on laajalti käytetty laite teollisuusautomaation alalla, niitä käytetään yleensä ohjaamaan ja valvomaan erilaisia tuotantoprosessin parametreja, kuten lämpötilaa, painetta, virtausta jne.

Älykkäät mittarit: Modbus-protokollaa käytetään myös laajalti viestintään erityyppisten älymittareiden, kuten lämpötila-anturien, paineanturien, virtausmittareiden jne. välillä. Näitä laitteita käytetään yleensä seuraamaan ja ohjaamaan erilaisia tuotantoprosessin parametreja vakauden varmistamiseksi. ja tuotannon laatu.

Tiedonkeruujärjestelmät: Modbus-protokollaa voidaan käyttää erityyppisten tiedonkeruujärjestelmien väliseen kommunikaatioon, jotta eri laitteista saadaan kerättyä tiedot yhteen keskitettyyn paikkaan käsittelyä ja analysointia varten. Näitä tiedonkeruujärjestelmiä käytetään usein tuotantolaitteiden suorituskyvyn ja tilan seurantaan ongelmien havaitsemiseksi ja ratkaisemiseksi oikea-aikaisesti.

SCADA-järjestelmä: Modbus-protokollaa voidaan käyttää myös erityyppisten SCADA-järjestelmien (Supervisory, Control and Data Acquisition) väliseen tietoliikenteeseen, jotta voidaan toteuttaa tuotantoprosessin eri parametrien reaaliaikainen valvonta ja ohjaus. Näitä järjestelmiä käytetään usein tuotantoprosessien automatisointiin tuotannon tehokkuuden ja laadun parantamiseksi.

Teollisuuden automaatioteknologian kehittyessä myös Modbus-protokollan sovellus kehittyy ja innovoi jatkuvasti. Tässä muutamia tulevaisuuden trendejä:

Lisääntynyt viestintänopeus: Jatkuvan edistymisen ansiosta