Žodis angliškai

Modbus protocolas

Santrumpa

MODB

Žodis Lietuviškai

Modbus protokolas

Apibrėžimas

Modbus protokolas dažniausiai naudojamas kompiuterizuotose sistemose su Modicon tipo programuojamais valdikliais duomenų perdavimui organizuoti. Šis protokolas turi būtent tokią struktūrą, kurią paminėti valdikliai naudoja nepriklausomai nuo tinklo per kurį jie komunikuoja. Protokolas aprašo duomenų mainų žodžio turinio ir išdėstymo standartinį formatą.

Paaiškinimas

Protokolas nustato, kaip kiekvienas sistemoje funkcionuojantis valdiklis identifikuoja savo adresą, atpažįsta jam siunčiamą pranešimą, nustato reikalingą atlikti veiksmą, išpakuoja jam skirtus duomenis. Jeigu reikia, valdiklis suformuoja grąžinamą pranešimą. Kitų tipų tinkluose (ne Modbus) šis protokolas yra užkoduojamas tinklo naudojamuose duomenų perdavimo paketuose.

Truputis istorijos

Modbus protokolas atsirado 1979 metais, o pirmą kartą pritaikytas pramoniniam Ethernet 1999 metais. Jį sukūrė Modicon korporacija, o šiuo metu protokolą remia Modbus-IDA organizacija, kuri taip pat sertifikuoja visas Modbus protokolą palaikančius prietaisus.

Duomenų perdavimas ir jų mainų režimai

Duomenims perduoti Modbus protokolu naudojamos RS232 arba RS485 sąsajos. Sistemoje dirba vienas vedantysis (host arba master) valdiklis ir vedamieji (slave) valdikliai. Tik vedantysis valdiklis gali inicijuoti mainus. Kiti valdikliai tik formuoja atsakymus į paklausimus. Vedantysis valdiklis gali individualiai komunikuoti su vedamaisiais valdikliais arba jiems visiems siųsti bendrą pranešimą. Vedamieji valdikliai grąžina atsakymą vedančiajam po to , kai į juos kreipiamasi individualiai.

Modbus protokole gali būti naudojami du mainų režimai – ASCII arba RTU. Derindamas ryšio sistemą vartotojas turi pasirinkti vieną iš jų, kartu nustatydamas vienodus asinchroninių mainų režimus (mainų sparta, lyginumas ir kt.).

Pasirinkus ASCII (American Standard Code for Information Interchange) režimą, kiekvienas baitas yra perduodamas dviem ASCII simboliais. Šio darbo režimo pagrindinė ypatybė yra tai, kad tarp simbolių gali būti laiko tarpas (iki 1s). Šiame darbo režime skaičiai koduojami šešioliktainiais simboliais (0 .. 9, A ... F), pridedant po vieną START ir STOP bitus, be lyginumo kontrolės. Paketo gale yra perduodamas LRC (Longitudinal Redundancy Check).

Kai valdikliai komunikuoja RTU (Remote Terminal Unit) režime, kiekvienas baitas yra koduojamas dviejų – keturių bitu šešioliktainiais simboliais. Taigi šis darbo režimas užtikrina greitesnius duomenų mainus. Paketo gale yra perduodamas CRC (Cyclical Redundancy Check).

Abiejuose darbo režimuose pranešimai turi pradžios ir galo taškus. Tai leidžia imtuvui susirasti pranešimo pradžią, nuskaityti adresą ir identifikuoti jį.

Vedamųjų įrenginių adresavimas

ASCII režime vedamojo įrenginio adresas yra perduodamas dviem baitais, o RTU režime – vienu. Vedamųjų įrenginių adresai yra iš diapazono 0 .. 247. Vedantysis įrenginys, kreipdamasis į vedantįjį, pranešimo adreso lauke formuoja adresą. Vedamasis įrenginys formuodamas atsakymą adreso lauke įrašo savo adresą. Taip vedantysis įrenginys identifikuoja vedamąjį. 0 adresas naudojamas kaip bendras visiems vedamiesiems įrenginiams. Funkcijos kodas perduodamas dviem baitais ASCII režime, vienu baitu – RTU režime. Funkcijų kodai gali būti iš srities 1 .. 255. Vedantysis įrenginys, formuodamas funkcijos kodą vedamajam, nustato pastarojo veiksmą (grąžinti valdymo registrų turinius, atlikti matavimą, grąžinti būseną ir pan.). Vedamasis, formuodamas atsakymą, talpina tą patį funkcijos kodą (echoes). Jei vedamasis įrenginys funkcijos kodo neatpažįsta, jis atsakymo funkcijos kodo vyriausioje skiltyje formuoja loginį vienetą.

Duomenų lauko struktūra

Duomenų lauką gali sudaryti ASCII simbolių (ASCII režime) poros arba pavienių simbolių (RTU režime) seka. Duomenų lauke, kurį vedantysis įrenginys siunčia vedamajam, yra papildoma informacija, kurią vedamasis įrenginys panaudoja tam tikrai funkcijai atlikti. Tai gali būti registrų adresai, duomenų lauke esantis baitų skaičius ir kt. Pavyzdžiui, jeigu vedantysis įrenginys paprašo grąžinti registrų turinius, tai duomenų lauke pranešamas tų registrų kiekis. Jeigu vedantysis įrenginys perduoda registrų turinius į vedamąjį įrenginį, tai duomenų lauke nurodomas registrų kiekis ir jų turiniai. Jeigu nėra klaidų, tai vedamojo įrenginio atsakyme bus talpinami duomenys. Jeigu jų yra, duomenų lauke bus talpinamas klaidos kodas. Kai kurios funkcijos gali būti be duomenų lauko.

Duomenų formatas

Dirbant su MODBUS naudojamas UART arba ACE generuojamas duomenų formatas. ASCII režime naudojamas 7,N,1 arba 7,Y,1 formatas (Start, 7 duomenų bitai, lyginumo kontrolės skiltis (ar be jos) ir vienas stop bitas). RTU režime naudojamas 8,N,1 arba 8,Y,1 formatas (Start, 7 duomenų bitai, lyginumo kontrolės skiltis (ar be jos) ir vienas stop bitas). Baitai perduodami jaunesniuoju bitu į priekį (LSB first). Klaidų kontrolei yra naudojami du metodai:

• Lyginumo kontrolė (kiekvienam simboliui atskirai),
• Viso pranešimo kontrolė su LRC (ASCII režime) ir su CRC (RTU režime).

Pirmuoju atveju kiekvienam perduodamam pranešimo simboliui yra formuojama lyginumo kontrolės skiltis. Antruoju atveju skaičiuojama LRC arba CRC. Priėmimo vietoje taip pat atliekamas jos skaičiavimas ir vykdomas palyginimas su priimtąja.

Pagrindiniai privalumai ir trūkumai

Pagrindiniai Modbus protokolo privalumai:

• Palyginti nedidelė įrangos kaina;
• Standartinė sąsaja – paprasta perduoti duomenis į kompiuterį;
• Palyginti paprastas sistemos instaliavimas ir aptarnavimas.

Pagrindiniai Modbus protokolo trūkumai:

• Palyginti nedidelių galimybių protokolas;
• Riboto pritaikymo protokolai.

Apibendrinimas

Modbus protokolas dažniausiai naudojamas kompiuterizuotose sistemose su Modicon tipo programuojamais valdikliais duomenų perdavimui organizuoti. Norint perduoti duomenis Modbus protokolu naudojamos RS232 arba RS485 sąsajos. Sistema dirba master/slave valdikliu principu. Tik master valdiklis gali inicijuoti duomenų mainus. Modbus protokole gali būti naudojami du mainų režimai – ASCII arba RTU , ir derindamas ryšio sistemą vartotojas turi pasirinkti vieną iš jų, kartu nustatydamas vienodus asinchroninių mainų režimus. Dirbant su MODBUS naudojamas UART arba ACE generuojamas duomenų formatas. Šitas protokolas turi standartinę sąsają, dėl to lengva duomenis perduoti į kompiuterį, taip pat paprastas įrangos instaliavimas bei aptarnavimas ir įrangos kaina yra nedidelė.