Co je Modbus?
Modbus je sériový komunikační protokol vyvinutý společností Modicon publikovaný společností Modicon® v roce 1979 pro použití s jejími programovatelnými logickými automaty (PLC). Jednoduše řečeno, je to metoda používaná pro přenos informací po sériových linkách mezi elektronickými zařízeními. Zařízení požadující informace se nazývá klient Modbus a zařízení poskytující informace jsou servery Modbus. Ve standardní síti Modbus je jeden klient a až 247 serverů, každý s jedinečnou adresou serveru od 1 do 247. Klient může také zapisovat informace na servery.
Oficiální specifikace Modbus lze nalézt na http://www.modbus.org/
K čemu se používá?
Modbus je otevřený protokol, což znamená, že výrobci jej mohou zdarma zabudovat do svých zařízení, aniž by museli platit licenční poplatky. Stal se standardním komunikačním protokolem v průmyslu a nyní je nejběžněji dostupným prostředkem pro připojení průmyslových elektronických zařízení. Je široce používán mnoha výrobci v mnoha průmyslových odvětvích. Modbus se obvykle používá k přenosu signálů z přístrojových a řídicích zařízení zpět do hlavního ovladače nebo systému shromažďování dat, například systému, který měří teplotu a vlhkost a sděluje výsledky do počítače. Modbus se často používá k propojení dohlížecího počítače se vzdálenou koncovou jednotkou (RTU) v systémech dohledového řízení a sběru dat (SCADA). Existují verze protokolu Modbus pro sériové linky (Modbus RTU a Modbus ASCII) a pro Ethernet (Modbus TCP).
Jak to funguje?
Modbus se mezi zařízeními přenáší po sériových linkách. Nejjednodušším nastavením by byl jeden sériový kabel propojující sériové porty na dvou zařízeních, klientovi a serveru.
Data jsou odesílána jako série jedniček a nul nazývané bity. Každý bit je odeslán jako napětí. Nuly jsou posílány jako kladná napětí a jedničky jako záporné. Bity jsou odesílány velmi rychle. Typická přenosová rychlost je 9600 baudů (bitů za sekundu).
Co je hexadecimální?
Při odstraňování problémů může být užitečné vidět skutečná přenášená nezpracovaná data. Dlouhé řetězce jedniček a nul jsou obtížně čitelné, proto jsou bity kombinovány a zobrazeny v šestnáctkové soustavě. Každý blok o 4 bitech je reprezentován jedním ze šestnácti znaků od 0 do F.
Každý blok o 8 bitech (nazývaný bajt) je reprezentován jedním z 256 párů znaků od 00 do FF.
Jak jsou data uložena ve standardním Modbusu?
Informace jsou uloženy v zařízení Server ve čtyřech různých tabulkách. Dvě tabulky ukládají on/off diskrétní hodnoty (cívky) a dvě ukládají číselné hodnoty (registry). Každý z cívek a registrů má tabulku pouze pro čtení a tabulku pro čtení a zápis. Každá tabulka má 9999 hodnot. Každá cívka nebo kontakt je 1 bit a má přiřazenou datovou adresu mezi 0000 a 270E. Každý registr má 1 slovo = 16 bitů = 2 bajty a má také datovou adresu mezi 0000 a 270E.
Čísla cívky/registru lze považovat za názvy umístění, protože se ve skutečných zprávách neobjevují. Ve zprávách se používají datové adresy. Například první holdingový registr, číslo 40001, má datovou adresu 0000. Rozdíl mezi těmito dvěma hodnotami je offset . Každá tabulka má jiný offset. 1, 10001, 30001 a 40001.
Co je ID serveru?
Každému serveru v síti je přiřazena jedinečná adresa jednotky od 1 do 247. Když klient požaduje data, první bajt, který odešle, je adresa serveru. Tímto způsobem každý server po prvním bajtu ví, zda má nebo nemá zprávu ignorovat.
Co je kód funkce?
Druhý bajt zaslaný Klientem je kód funkce. Toto číslo říká serveru, ke které tabulce má přistupovat a zda má z tabulky číst nebo do ní zapisovat.
Co je CRC?
CRC je zkratka pro Cyclic Redundancy check. Jsou to dva bajty přidané na konec každé zprávy modbus pro detekci chyb. Každý bajt ve zprávě se používá k výpočtu CRC. Přijímající zařízení také vypočítá CRC a porovná jej s CRC od odesílajícího zařízení. Pokud je i jeden bit ve zprávě přijat nesprávně, CRC se budou lišit a dojde k chybě. .
Jaké jsou formáty příkazů a odpovědí Modbus?
Co jsou datové typy?
Příklad pro FC03 ukazuje, že registr 40108 obsahuje AE41, který převádí na 16 bitů 1010 1110 0100 0001 Skvělé! Ale co to znamená? No, může to znamenat pár věcí. Registr 40108 lze definovat jako kterýkoli z těchto 16bitových datových typů:
16bitové celé číslo bez znaménka ( celé číslo mezi 0 a 65535) registr 40108 obsahuje AE41 = 44 609 (převod šestnáctkové soustavy na desítkové)
16bitové celé číslo se znaménkem ( celé číslo mezi -32768 a 32767) AE41 = -20,927 (převod šestnáctkové na desítkové, který se zalomí, pokud je větší než 32767, odečte se 65536)
Dvouznakový řetězec ASCII (2 zadaná písmena) AE41 = ® A
Diskrétní hodnota zapnuto/vypnuto (funguje stejně jako 16bitová celá čísla s hodnotou 0 nebo 1. Hexadecimální data by byla 0000 nebo 0001) Registr 40108 lze také zkombinovat s
40109 za účelem vytvoření libovolného z těchto 32bitových dat typy:
32bitové celé číslo bez znaménka ( číslo mezi 0 a 4 294 967 295) 40108,40109 = AE41 5652 = 2 923 517 522
32bitové celé číslo se znaménkem (číslo mezi -2,147,483,648 a 2,147,483,647) AE41 5652 = -1,371,449,774
32bitové číslo s plovoucí desetinnou čárkou IEEE s dvojitou přesností . Toto je matematický vzorec, který umožňuje jakékoli reálné číslo (číslo s desetinnými tečkami) reprezentovat 32 bity s přesností asi sedmi číslic. AE41 5652 = -4,395978 E-11 Zde je tabulkový kalkulátor IEEE float pro vstupy 4 bajtů nebo 2 slov. Chcete-li stáhnout kopii, klikněte pravým tlačítkem a vyberte Uložit cíl jako...
Čtyřznakový řetězec ASCII ( 4 písmena) AE41 5652 = ® AVR Více registrů lze zkombinovat do delších řetězců ASCII. Každý registr se používá k uložení dvou znaků ASCII (dva bajty).
Co je to byte a slovosled?
Specifikace Modbus přesně nedefinuje, jak jsou data uložena v registrech. Někteří výrobci proto implementovali do svých zařízení modbus, aby ukládal a přenášel nejprve vyšší bajt a poté nižší bajt. (AE před 41). Alternativně ostatní uloží a přenesou nejprve nižší bajt (41 před AE). Podobně, když jsou registry zkombinovány tak, aby reprezentovaly 32bitové datové typy, některá zařízení ukládají vyšších 16 bitů (vysoké slovo) do prvního registru a zbývající nízké slovo do druhého (AE41 před 5652), zatímco jiná ukládají opak (5652 před AE41) Nezáleží na tom, v jakém pořadí jsou bajty nebo slova odesílány, pokud přijímající zařízení ví, jakým způsobem to očekávat. Například, pokud číslo 29,235,175,522 mělo být odesláno jako 32bitové celé číslo bez znaménka, mohlo by být uspořádáno kterýmkoli z těchto čtyř způsobů.
AE41 5652 high byte first high word first
5652 AE41 horní bajt první nízké slovo jako první
41AE 5256 dolní byte první vysoké slovo jako první
5256 41AE nejprve dolní byte první slovo s nízkou hodnotou
Co je to mapa Modbus?
Modbus mapa je jednoduše seznam pro jednotlivé serverové zařízení, které definuje - jaká jsou data (např. tlak nebo teplota)
- kde jsou data uložena (které tabulky a adresy dat)
- jak jsou data uložena (datové typy, byte a slovosled)
Některá zařízení jsou postavena s pevnou mapou, která je definována výrobcem. Zatímco ostatní zařízení umožňují operátorovi nakonfigurovat nebo naprogramovat vlastní mapu, aby vyhovovala jejich potřebám.
Jaký je rozdíl mezi Modbus ASCII a Modbus RTU?
Modbus RTU a Modbus ASCII hovoří stejným protokolem. Jediný rozdíl je v tom, že bajty přenášené po drátu jsou prezentovány jako binární s RTU a jako čitelné ASCII s Modbus RTU. důležité poznamenat o RTU je, že zpráva RTU nemá indikaci Start_of_text. Přijímající strana v komunikaci používá „tichý“ čas, aby určila začátek nové zprávy. ASCII má token začátku textu. Binární zprávy jsou kratší než ASCII, a proto se teoreticky rychleji vysílají/přijímají. Můžete být rádi, že v HMI/SCADA uvidíte rychlost aktualizace asi 100 ms a můžete si vybrat kteroukoli komunikaci.
Shrnutí:
- použití RTU je možné
- použití ASCII v případě, že RTU způsobuje problémy s časovým limitem na WinNT nebo při použití pomalých komunikačních médií jako 300 bps nebo vytáčených modemů Většina OPC serverů pro Modbus podporuje ASCII i RTU komunikaci.
Co jsou adresy rozšířeného registru?
Protože rozsah přídržných registrů analogového výstupu je 40001 až 49999, znamená to, že zde nemůže být více než 9999 registrů. I když to většinou pro většinu aplikací stačí, existují případy, kdy by více registrů prospělo. Registry 40001 až 49999 odpovídají datovým adresám 0000 až 270E. Pokud použijeme zbývající datové adresy 270F až FFFF, může být k dispozici více než šestkrát více registrů, celkem 65536. To by odpovídalo číslům registrů od 40001 do 105536. Mnoho softwarových ovladačů modbus (pro klientské PC) bylo napsáno s limity 40001 až 49999 a nemohou přistupovat k rozšířeným registrům v serverových zařízeních. A mnoho serverových zařízení nepodporuje mapy pomocí rozšířených registrů. Ale na druhou stranu některá serverová zařízení tyto registry podporují a některý klientský software k nim má přístup, zvláště pokud je napsán vlastní software.
Jak funguje 2bajtové adresování serveru?
Protože se k definování adresy serveru běžně používá jeden bajt a každý server v síti vyžaduje jedinečnou adresu, je počet serverů v síti omezen na 256. Limit definovaný ve specifikaci modbus je ještě nižší na 247. za tímto limitem lze provést úpravu protokolu tak, aby pro adresu používal dva bajty. Klient i servery budou muset tuto úpravu podporovat. Dvoubajtové adresování rozšiřuje limit počtu serverů v síti na 65535. Standardně software Simply Modbus používá 1 byte adresování. Po zadání adresy větší než 255 se software automaticky přepne na 2bajtové adresování a zůstane v tomto režimu pro všechny adresy, dokud není 2bajtové adresování ručně vypnuto.
Jak můžete odesílat události a historická data?
Enron Modbus obsahuje příkazy pro přesun událostí a historických dat.
Co je Enron Modbus?
Enron Modbus je modifikací standardního komunikačního protokolu Modicon modbus vyvinutého společností Enron Corporation.
Podrobnosti viz Enron Modbus.