خبر فوری
مدباس چیست

پروتکل مدباس چیست، انواع مدهای انتقال دیتا در مدباس و کاربردهای آن چیست؟

[کل: 18 میانگین: 4.8]

پروتکل مدباس چیست،  انواع مدهای انتقال دیتا در مدباس و کاربردهای آن چیست؟

Modbus – پروتکل ارتباطات برای صنعت

در شرکت های مدرن، همه چیز از طریق ارتباطات اجرا می شود. اما، این امر نه تنها به ارتباطات در سطح انسانی مربوط می شود، بلکه هیچ چیز بدون ارتباط بین رایانه های شخصی و سایر سیستمهای فناوری عملکردی ندارد. پروتکل های ارتباطی متنوعی برای مبادله بین دستگاه های مختلف وجود دارد. برخی از پروتکل های باز و برخی از پروتکل های اختصاصی استفاده میکنند. پروتکل باز به راحتی سازگار شده و محصول خود را در بازار ادغام می کند. “پروتکل باز” به این معنی است که مشخصات منتشر می شوند

بیشترین پروتکل مورد استفاده مودباس به عنوان پروتکل باز است. مخترع آن Gould-Modicon است که در سال ۱۹۷۹ به دنبال راهی بود که رایانه بتواند با سیستمهای PLC ارتباط برقرار کند. از سال ۲۰۰۷، Modbus TCP (نسخه ویژه پروتکل) متعلق به استاندارد صنعتی ICE 61158 است. بر این اساس، تقریبا هیچ شاخه ای از صنعت، اتوماسیون صنعتی و اسکادا وجود ندارد که با پروتکل مدباس کار نکند.

Modbus بیش از ۴۰ سال است که در صنعت است. محصول جدید اتوماسیون جدید همچنین با پروتکل Modbus همراه است. پروتکل های بسیاری دیگر نیز در دسترس هستند. اما Modbus هنوز هم پروتکل ارجح است.

پروتکل مدباس چگونه کار می کند؟

مدباس معماری مشتری / سرور یا معماری درخواست / پخش است. مدباس روی پروتکل لایه کاربرد کار می کند. Modbus یک معماری مشتری / سرور است که در آن مشتری درخواست داده از سرور را خواهد کرد. مشتری همچنین می تواند از سرور بخواهد چندین عمل انجام دهد. مشتری کد عملکردی را تولید یا استفاده می کند.

در اصل، عملکرد پروتکل ساده است. پروتکل اطلاعات تضمین می کند که یک دستگاه ماستر اصلی (در اکثر موارد یک رایانه) و یک یا چند دستگاه برده ( اسلیو ) به یکدیگر متصل هستند. به عنوان مثال، دستگاه های اندازه گیری مختلف توسط یک کامپیوتر قابل کنترل هستند و / یا می توانند داده ها را به یک رایانه انتقال دهند. با این کار، انتقال داده از طریق سه مسیر مختلفASCII ، RTU و TCP کار می کند ، که هر یک برای اهداف مختلف مناسب است. سیستم های انتقال می تواند یا اترنت باشد یا نوع کمی قدیمی تر اتصال سریال.

پروتکل ارتباطات در شبکه Modbus ، هر سرور (کنترل کننده) کلیه مشتری شناخته شده (آدرس دستگاه) را تعیین می کند، آدرس پیام را به رسمیت می شناسد تا نوع عملکرد مورد نظر را تعیین کند و هر داده یا اطلاعات دیگری را که در پیام موجود است استخراج کند.

پیام مبادله شده بین مشتری و سرور فریم یا قاب نامیده می شود.

قاب Modbus:

دو نوع قاب Modbus وجود دارد:

۱) واحد داده پروتکل (PDU)
۲) واحد داده برنامه (ADU)

  • PDU => حاوی کد عملکرد و داده ها
  • ADU => کمی پیچیده تر است که حاوی آدرس اضافی و بررسی خطا است.

کد عملکرد مجموعه عملکردهای انجام شده را نشان می دهد. داده ها نشان دهنده استفاده از اطلاعات در عمل است

حالت انتقال Modbus (ماژول DSC یا ماژول در زمان واقعی)

Modbus روشهای ارتباطی زیر را ارائه می دهد که انواع مختلفی از ارتباطات برده را ارائه می دهد:

  • مدباس سریال (Modbus Serial)

در هر زمان، فقط یک مدباس مستر و یک یا چند مدباس برده به همان باس سریال متصل هستند.

  • مدباس اترنت (Modbus Ethernet)

در هر زمان، یک یا چند مدباس مستر و فقط یک مدباس برده در همان شبکه اترنت متصل هستند.

این روشهای ارتباطی از حالتهای مختلف انتقال داده استفاده می شود: واحد پایانه از راه دور (RTU) ، کد استاندارد آمریکایی برای تبادل اطلاعات (ASCII) و پروتکل کنترل انتقال (TCP). جدول زیر این حالت های انتقال را شرح می دهد:

مد انتقالمد ارتباطشرح
RTU(بر اساس ارتباط سریال مانند RS485، RS422، RS232هر بایت داده پیام شامل دو کاراکتر هگزادسیمال ۴ بیتی است. دستگاه ها و برنامه ها هر پیام را در یک جریان مداوم از کاراکترها منتقل می کنند.
ASCIIسریالبایت داده پیام شامل دو کاراکتر ASCII است
TCPاترنتپیام داده Modbus در یک قاب TCP محصور می شود.

مدباس ASCII

  • در ابتدا Modbus مد ASCII برای رمزگشایی پیام ایجاد شد.
  • این نسخه هنوز هم امروز مورد استفاده قرار می گیرد. Modbus RTU و Modbus ASCII دو حالت ناسازگار با یکدیگر هستند.
  • نکته مهم این است که دستگاه Modbus RTU نمی تواند با دستگاه Modbus ASCII ارتباط برقرار کند.

این حالت به ویژه با این واقعیت مشخص می شود که داده های آن در ASCII (به جای کد باینری) ارسال می شود تا بتوان آنها را توسط انسان مطالعه کرد. اجرای این کار بسیار دشوارتر از انتقال کدهای رمزگذاری شده باینری است. ساختار کدها همیشه یکسان است. این پیام با یک دو نقطه (:) شروع می شود و به دنبال آن آدرس گیرنده (در ASCII) انجام می شود. سپس فرمان اجرا شده نمایش داده می شود و به دنبال آن خود پیام است. که می تواند طول متغیر داشته باشد. یک دستور به اصطلاح LRC برای بررسی خطا پیوست شده است. هر پیام ASCII با کاراکتر CRLF خاتمه می یابد.

مدباس RTU 

RTU (واحد ترمینال از راه دور) کدهای باینری را بر خلاف حالت ASCII منتقل می کند، که توسط انسان به راحتی قابل خواندن نیست. با این حال، این روش از داده های قابل توجهی بهتر برخوردار است. هر کد Modbus RTU با مکث طولانی شروع می شود که حداقل ۳٫۵ کاراکتر طول دارد اما با سرعت انتقال تغییر میکند. سپس آدرس گیرنده، که در ۸ بیت نشان داده شده است، و همچنین کد عملکرد که از ۸ بیت تشکیل شده است ، دنبال می شود.

در صورت انتقال صحیح، فیلدها از ماستر به اسلیو ارسال می شوند و دوباره بدون تغییر پس فرستاده می شوند. در صورت بروز خطاها، تغییرات کد اتفاق می افتد. قسمت داده های زیر وجود دارد به طوری که اسلیو می تواند داده های اندازه گیری شده را به ماستر ارسال کند. کل پیام از طریق CRC بررسی می شود.

پایان هر پیام RTU با مدت انتظار بیشتر با حداقل ۳٫۵ کاراکتر مشخص می شود. به منظور دریافت اطلاعات درخواستی، به طور کلی هیچگونه وقفه ای در جریان اطلاعات نباید رخ دهد. هنگامی که جریان داده قطع می شود، توصیه می شود در اکثر موارد به پیام وابسته نباشید، زیرا ممکن است ناقص باشد. RTU Modbus داده های خود را از طریق رابط سریال منتقل می کند.

Modbus RTU به سادگی Modbus در حقیقت مد باس روی ارتباط سریال است.  رسانه مانند RS485، RS422، RS232
مدباس از یکی از سه رابط زیر استفاده کرده است:

۱) RS232
۲) RS485
۳) RS422

RS232 :
  • RS232 آرایش ساده از نقطه به نقطه است.
  • اگر فقط نیاز به اتصال یک دستگاه به دستگاه دیگر دارید و فاصله بین دو دستگاه کمتر از ۵۰ فوت یا ۱۵ متر است بنابراین  استفاده از RS232 بهترین کار است.
RS485 :
  • برای اتصال بیش از دو دستگاه و مسافت بیش از ۵۰ فوت شما باید از RS485 یا RS422 استفاده کنید.
  • در آن رسانه، ماستر با چندین دستگاه برده ارتباط برقرار می کند. RS485 بسیار عمومی بوده و تقریباً ۳۲ گرهدر دامنه ۴۰۰۰  فوت را پشتیبانی می کند.
  • سرعت ارسال پیام Modbus با نرخ baud یا بیت در ثانیه شناخته شده است. اطمینان حاصل کنید که تمام دستگاه های موجود در شبکه از همان سرعت baud استفاده می کنند که معمولاً ۹۶۰۰-۱۹۲۰۰ استفاده می شود.
  • در مدباس شبکه سریال یک دستگاه اصلی دارد که دستور را به برده صادر می کند. و برده اطلاعات انتقال را دریافت نمی کند مگر اینکه آنها از دستورهایی برای انجام از ماستر استفاده کنند.
  • فقط یک ماستر در یک شبکه و حداکثر ۲۴۷ برده. با شناسه برده منحصر به فرد ۱ تا ۲۴۷ .
  • RS485 نمی تواند بیش از ۳۲ نود را ران کند. تکرار کننده نیاز است. در اینجا ماستر به دستگاه برده به روش کانال daisy متصل است. مدباس از توپولوژی حلقه یا توپولوژی ستاره پشتیبانی نمی کند.

[ID برده] [کد کد] [داده] [CRC]

مدباس TCP / IP

این حالت مخصوصا برای اترنت در نظر گرفته شده است. این حالت بسیار شبیه به حالت RTU است، زیرا در کدهای باینری نیز انتقال می یابد، اما هیچ بایت کنترل برای TCP Modbus نباید محاسبه شود. به همین ترتیب، درایورهای TCP را می توان راحت تر اداره و پیاده سازی کرد. اما ساختار این پروتکل کمی با ساختار کد RTU تفاوت دارد. در شروع هر پیام TCP، شماره تراکنش وجود دارد که ۲ بایت است که کاراکتر پروتکل آن را دنبال می کند. همیشه دارای یک ساختار مشابه است: ۰x0000. سپس تعداد بایت هایی که هنوز باید دنبال کنید و همچنین آدرس و فیلد عملکرد وجود دارد. داده هایی که همیشه بسته به طول پیام، اندازه متفاوتی دارند، در انتهای پیام آمده اند. به طور کلی ، پورت TCP 502 برای Modbus TCP محفوظ است.

تفاوت بین مدباس RTU و مدباس TCP / IP

Modbus TCP / IP : به سادگی Modbus را روی اترنت قرار می دهد. از آدرسIP برای ارتباط با دستگاه برده استفاده می شود. داده های مدباس با مدباس TCP / IP در درون یک شبکه TCP / IP قرار دارند.

در Modbus TCP / IP شبکه Modbus از کابل های اترنت معمولی استفاده کرده و ارتباط با سایر کاربران را تغییر می دهد.

تفاوت بزرگ Modbus TCP با Modbus RTU این است که:

  • هدر MBAP یا عنوان برنامه Mobus. در پیام MBAP درخواست برده پیام حذف می شود. و همچنین بررسی افزایشی چرخه ای برداشته می شود.
  • Modbus TCP / IP از پورت ۵۰۲ استفاده می کند.
  • در مدباس TCP / IP از Modbus Server & Modbus Client Network استفاده شده است. هر سوئیچ متصل به دستگاه Modbus یا سری سوئیچ ها.

پروتکل Modbus TCP / IP از آدرس دهی داخل پروتکل استفاده کرده است.

  • آدرس آی پی
  • زیر شبکه
  • دروازه پیش فرض (دروازه مودباس)

[شناسه تراکنش] [شناسه پروتکل] [طول] [شناسه واحد] [کد F] [داده]

مزیت modbus چیست؟

هنگام انتخاب شبکه برای دستگاه شما، Modbus پروتکل چندین مزیت مفید را ارائه می دهد:

  • پیاده سازی modbus برای سازندگان دستگاه ساده است.
  • Modbus پروتکل باز است، بنابراین برخلاف بسیاری از پروتکل های اختصاصی، نیازی به رسانه یا لایه فیزیکی خاصی ندارد  بنابراین شبکه های Modbus بر روی زیرساخت های ارزان و مشترک مانند RS485 ،RS422 ،RS232 و اترنت ساخته می شوند.
  • مشخصات به صورت رایگان در دسترس است. و هزینه صدور مجوز نیز وجود دارد. شما برای پشتیبانی به یک فروشنده وابسته نیستید. همچنین کدهای نمونه اضافی، نمونه های پیاده سازی و تشخیص عیب در ابزار Modbus در دسترس است.
  • مناسب برای حجم داده های کوچک تا متوسط (<= 255 بایت)
  • اتصال آسان، انتقال داده تأیید شده
  • اگر Modbus را انتخاب می کنید، شانس خوبی برای جلوگیری از بروز مشکلات سازگاری و بروزرسانی در آینده دارید.
Modbus ، یک سیستم جهانی

Modbus برای فناوری اتوماسیون تقریباً حتمی و ضروری است. به طور خاص، انتقال از طریق اترنت (یعنی پروتکل TCP) یک استاندارد de-facto محسوب می شود. اینترنت همچنین براساس این ساختار کلاینت-سرور بنا شده است. مزیت عملی این روش فقط این است که انواع مختلف Modbus همه از یک پروتکل کاربردی مشترک استفاده می کنند که اساساً فرآیندهای ارتباطی را در صنعت تسهیل می کند.

این فناوری پروتکل جهانی را برای ارتباط دستگاههای فناوری اتوماسیون تضمین می کند. واسطه انتقال که استفاده می شود ربطی به این مسئله ندارد.

پروتکل برنامه کاملاً مستقل عمل می کند و به همین ترتیب، از بسیاری جهات قابل استفاده است. PLC ها در مناطق بسیار متنوع از صنعت، بزرگ و کوچک استفاده می شوند. بنابراین یک مسیر ارتباطی یکنواخت ضروری است.

Modbus درخواستی را از ماستر به اسلیو / اسلیو ها ارسال می کند و به همین ترتیب می تواند داده ها را با سرعت و ایمن به صورت یکنواخت منتقل کند. فن آوری های مدرن همچنین امکان ترکیب انواع مختلف انتقال با یکدیگر را فراهم می کند. به همین ترتیب ، برای مثال، می توان دستگاه ها را با رابط های سریال با استفاده از مبدل های پروتکل مربوطه در سیستم هایی که عمدتا از طریق اینترنت کار می کنند، یعنی TCP ادغام کرد.

همچنین ببینید

ترانسمیتر چیست

ترانسمیتر چیست، چگونه کار می کند، انواع ترانسمیتر در ابزار دقیق

[کل: 36 میانگین: 4.5]ترانسمیتر چیست، چگونه کار می کند و چه انواعی دارد ترانسمیتر یا …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

This site is protected by wp-copyrightpro.com