ارتباطات Modbus: کلید ساخت شبکههای صنعتی یکپارچه
ارتباطات Modbus: کلید ساخت شبکههای صنعتی یکپارچه
نمای کلی
Modbus یک پروتکل رایج در حوزه صنعتی است که در سال ۱۹۷۹ برای فعال کردن ارتباط بین دستگاههای اتوماسیون توسعه داده شد. Modbus در ابتدا به عنوان یک پروتکل سطح برنامه برای انتقال داده از طریق لایه سریال پیادهسازی شد و اکنون میتوان آن را برای پیادهسازی از طریق سریال، TCP/IP و پروتکل دادهنگار کاربر (UDP) نیز گسترش داد. این سند تفسیر عمیقی از پیادهسازی پروتکل ارائه میدهد.
پروتکل مدباس چیست؟
مدباس یک پروتکل پاسخ به درخواست است که از طریق یک رابطهی ارباب-برده پیادهسازی میشود. در یک رابطهی ارباب-برده، ارتباط همیشه به صورت جفتی رخ میدهد (یک دستگاه باید یک درخواست را آغاز کند و سپس منتظر پاسخ بماند) و دستگاه درخواستکننده (دستگاه ارباب) مسئول شروع هر تعامل است. معمولاً دستگاه اصلی یک رابط انسان-ماشین (HMI) یا سیستم نظارت و جمعآوری دادهها (SCADA) است، در حالی که دستگاههای ثانویه حسگرها، کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی (پی ال سیs) یا کنترلکنندههای اتوماسیون قابل برنامهریزی (PAC). محتوای این درخواستها و پاسخها، و همچنین لایه شبکهای که این پیامها را ارسال میکند، توسط لایههای مختلف پروتکل تعریف میشوند.
کدام دستگاهها از پروتکل Modbus پشتیبانی میکنند؟
پروتکل Modbus به طور گسترده توسط دستگاهها، از جمله کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی (PLC)، واحدهای ترمینال از راه دور (RTU)، حسگرها، محرکها، رابطهای انسان و ماشین (HMI) و بسیاری از انواع دیگر دستگاهها در اتوماسیون صنعتی و زمینههای صنعتی پشتیبانی میشود. دپارتمان کنترل فرآیند. Modbus به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد و به استاندارد بالفعل برای قابلیت همکاری بین دستگاههای تولید شده توسط تولیدکنندگان مختلف در زمینههایی مانند تولید، انرژی، حمل و نقل و اتوماسیون ساختمان تبدیل شده است.
مدباس گیتوی دستگاهی است که پروتکل ارتباطی مورد استفاده توسط هابهای شبکه سیستم اتوماسیون صنعتی را تبدیل میکند. این دستگاه با دستگاههای هوشمند ارتباط برقرار میکند، دادهها را از دستگاههای سطح پایینتر جمعآوری کرده و به مدباس گیتوی منتقل میکند، با شبکه رایانهای بالایی ارتباط برقرار میکند و پروتکل مدباس را با رایانههای شبکه اجرا میکند.
حالت ارتباطی مودباس
پروتکل Modbus سه حالت ارتباطی اصلی دارد:
لواحد ترمینال از راه دور (RTU)
لASCII (کد استاندارد آمریکایی برای تبادل اطلاعات)
لTCP/IP (پروتکل کنترل انتقال/پروتکل اینترنت)
در پروتکل Modbus، Modbus TCP و Modbus RTU دو روش ارتباطی رایج هستند. اگرچه همه آنها برای تسهیل تبادل داده بین دستگاهها طراحی شدهاند، اما تفاوتهای قابل توجهی در روشهای پیادهسازی و سناریوهای کاربردی آنها وجود دارد.
روش و سرعت ارتباط
Modbus TCP از پشته پروتکل TCP/IP برای انتقال داده از طریق شبکهها استفاده میکند و برای دستیابی به انتقال داده با سرعت بالا و در مقیاس بزرگ، به زیرساختهای شبکه مانند اترنت متکی است.
از سوی دیگر، Modbus RTU دادهها را از طریق خطوط سریال مانند RS-485 و RS-232 منتقل میکند که سرعت انتقال نسبتاً پایینی دارند. انتقال داده و سناریوهای کاربردی.
Modbus RTU فریمهای داده را در یک فرمت دودویی فشرده، شامل فیلدهای آدرس، کدهای تابع، دادهها و فیلدهای مجموع کنترلی، کپسوله میکند. این فرمت به طور کارآمدی به صورت دودویی منتقل میشود و آن را برای برنامههای کنترل بلادرنگ یا محلی، به ویژه در محیطهایی بدون زیرساخت شبکه موجود، مانند سایتهای اتوماسیون صنعتی، سیستمهای تعبیهشده، شبکههای حسگر و سیستمهای کنترل کوچک، مناسبتر میکند.
از سوی دیگر، Modbus TCP هر بایت داده دودویی را به یک رشته هگزادسیمال دو رقمی ثابت تبدیل میکند که سپس به هم متصل شده و در قالب کد TCP منتقل میشود. به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن، به طور گسترده در سیستمهای اتوماسیون در مقیاس بزرگ، مراکز داده، اتوماسیون ساختمان و اینترنت اشیاء صنعتی که به فواصل ارتباطی طولانی و الزامات زمان واقعی و پایداری بالا برای انتقال داده نیاز دارند، استفاده میشود.
الفمنطقه کاربرد
در صنعت تولید، از Modbus برای اتصال تجهیزات مختلف تولیدی و دستیابی به نظارت و کنترل بلادرنگ فرآیند تولید استفاده میشود؛ در حوزه انرژی، از آن برای مدیریت اتوماسیون سیستمهای قدرت، شامل فرآیندهای تولید، انتقال و توزیع برق استفاده میشود؛ در صنعت حمل و نقل، از Modbus برای سیستمهای سیگنال حمل و نقل ریلی شهری، نظارت بر وضعیت وسایل نقلیه و غیره استفاده میشود؛ در حوزه اتوماسیون ساختمان، از Modbus برای سیستمهای تهویه مطبوع، روشنایی و امنیتی در ساختمانها استفاده میشود.
با توسعه فناوری اینترنت صنعتی و اینترنت اشیا، مدباس نیز دائماً در حال نوآوری و ارتقاء است تا با سناریوهای صنعتی پیچیدهتر و در حال تغییر سازگار شود. به عنوان مثال، مدباس/TCP به تدریج در حال تبدیل شدن به استاندارد اصلی برای ارتباطات اترنت صنعتی است و دستگاههای دروازه مبتنی بر مدباس، دستگاههای سنتی مدباس را قادر میسازند تا به راحتی به شبکههای مدرن متصل شوند و امکان ذخیرهسازی ابری و تجزیه و تحلیل دادهها را فراهم کنند.
به طور خلاصه، Modbus، به عنوان یک پروتکل ارتباطی صنعتی بالغ و پرکاربرد، شاهد پیشرفت فناوری اتوماسیون صنعتی بوده و پایه محکمی برای هوش صنعتی آینده بنا نهاده است. با توسعه مداوم فناوری، Modbus همچنان نقش مهمی در پیشبرد نوآوری و تغییر در بخش صنعتی ایفا خواهد کرد.یا.