Modbusi protokolli põhjalik analüüs

modbusi protokollist on saanud tööstusautomaatika valdkonnas üks populaarsemaid sideprotokolle. Paljud tööstusseadmed, sealhulgas PLC, DCS, nutikad instrumendid jne, kasutavad omavahel sidestandardina Modbusi protokolli. 2007. aasta seisuga on paigaldatud Modbusi sõlmede arv ületanud 10 miljonit, mis näitab, et protokolli on laialdaselt kasutatud ja tunnustatud.

Modbus on jadapordil põhinev sideprotokoll, mille eesmärk on pakkuda tööstusobjektidele ühist sidestandardit andmevahetuse ja juhtimise teostamiseks erinevate seadmete vahel. Protokolli töötas algselt välja Modicon ja see kuulub nüüd Schneider Electricule. Modbusi protokoll on rakenduskihi protokoll, mis määratleb ühise sõnumivormingu, võimaldades andmevahetust ja juhtimist erinevate seadmete vahel. Protokoll toetab erinevaid füüsilisi kihte, nagu RS-232, RS-422, RS-485 ja Ethernet, seega saab seda rakendada erinevatele seadmetele ja võrkudele.

Modbus on master/slave sideprotokoll, mis pakub funktsioonikoodidega määratud teenuseid. Interneti-organisatsioonid pääsevad Modbusile ligi TCP/IP pinu reserveeritud süsteemipordi 502 kaudu. Modbus Plus on kiire tokenite edastamise võrk, Modbusi tööprotsess on järgmine:

1. Modbusi side algab sellest, et master saadab päringu slave'ile.

2. Alamjaam võtab vastu päringu ja parsib päringu sisu.

3. Alamjaam teeb vastavad toimingud (näiteks registrite lugemine või kirjutamine) vastavalt päringu sisule ja saadab vastuseandmed tagasi masterjaamale.

4. Masterjaam võtab vastu vastuseandmed ja parsib vastuse sisu.

5. Ülemseade töötleb vastuseandmeid ja saadab vajadusel rohkem päringuid.

6. See protsess jätkub kuni side on lõppenud või ilmneb tõrge.

Modbusi side puhul on ülemseade seade, näiteks kontroller või arvuti, ja alamseadmed on andurid, ajamid või muud seadmed. Ülemseade vastutab side algatamise eest, alamseade aga toimingute teostamise ja peaseadme päringule vastamise eest. Side saab toimuda jadaliini või Etherneti kaudu. Modbusi side puhul on andmed korraldatud registrite kujul ja neile viitamiseks kasutatakse aadresse. Modbusi protokoll toetab mitmesuguseid funktsioonikoode, sealhulgas registrite lugemist ja kirjutamist, mähiste lugemist ja kirjutamist jne.

Rakendusstsenaarium:

Modbusi protokolli kasutatakse laialdaselt tööstusjuhtimise ja -seire rakendustes, sealhulgas automatiseeritud tehastes, robotite juhtimisel, energia jälgimisel ja juhtimisel, nafta ja gaasi kaevandamisel ja tranSportimisel, vee töötlemisel ja tarnimisel, automatiseeritud hoonetes ja mujal. Modbus sobib ka reaalajas andmete kogumiseks ja töötlemiseks, sealhulgas andmeedastuseks, andmete jälgimiseks ja juhtimiseks, rikete tuvastamiseks ja diagnoosimiseks jne.

Järgnevalt on toodud mõned Modbusi protokolli rakendused:

PLC juhtimine: Modbusi protokoll on standardprotokoll paljude PLC-de (programmeeritavate loogikakontrollerite) vaheliseks suhtluseks. PLC on tööstusautomaatika valdkonnas laialdaselt kasutatav seade, mida tavaliselt kasutatakse tootmisprotsessi erinevate parameetrite, näiteks temperatuuri, rõhu, vooluhulga jms juhtimiseks ja jälgimiseks.

Nutikad arvestid: Modbusi protokolli kasutatakse laialdaselt ka erinevat tüüpi nutikate arvestite, näiteks temperatuuriandurite, rõhuandurite, voolumõõturite jne vaheliseks suhtluseks. Neid instrumente kasutatakse tavaliselt tootmisprotsessi erinevate parameetrite jälgimiseks ja juhtimiseks, et tagada tootmise stabiilsus ja kvaliteet.

Andmete kogumissüsteemid: Modbusi protokolli saab kasutada erinevat tüüpi andmekogumissüsteemide vaheliseks suhtluseks, et koguda andmeid erinevatest seadmetest ühte tsentraliseeritud kohta töötlemiseks ja analüüsimiseks. Neid andmekogumissüsteeme kasutatakse sageli tootmisseadmete jõudluse ja oleku jälgimiseks, et probleeme õigeaegselt tuvastada ja lahendada.

SCADA-süsteem: Modbusi protokolli saab kasutada ka erinevat tüüpi SCADA (supervisory, Control and Data Acquisition) süsteemide vaheliseks suhtluseks, et realiseerida tootmisprotsessi erinevate parameetrite reaalajas jälgimist ja juhtimist. Neid süsteeme kasutatakse sageli tootmisprotsesside automatiseerimiseks, et parandada tootmise efektiivsust ja kvaliteeti. Tööstusautomaatika tehnoloogia arenguga areneb ja uuendab pidevalt ka Modbusi protokolli rakendusi. Siin on mõned tulevikutrendid: Suurem suhtluskiirus: Tänu pidevale arenguletehnoloogiaga jätkab ka Modbusi protokolli kommunikatsioonikiiruse kasvu, et saavutada tõhusam ja reaalajas kommunikatsioon ja juhtimine.

Integratsioon internetiga: Tööstusliku interneti arenguga integreeritakse Modbusi protokoll üha enam internetitehnoloogiaga, et saavutada seadmete vahel kaugjuhtimine ja jälgimine.

Täiustatud turvalisus: Kuna võrgu turvalisuse probleemid muutuvad üha olulisemaks, pöörab Modbusi protokoll suuremat tähelepanu ka kommunikatsiooni ja juhtimise turvalisusele, et kaitsta tööstuslikke juhtimissüsteeme võrgurünnakute ja pahatahtlike toimingute eest.

Rakendatavuse laienemine: Kuna Modbusi protokolli rakendamine tööstusautomaatika valdkonnas laieneb jätkuvalt, kasutatakse seda laialdasemalt ka teistes valdkondades, näiteks nutikates kodudes, nutikates hoonetes jne, et saavutada seadmetevaheline kommunikatsioon ja juhtimine.

Lühidalt öeldes, tööstusautomaatika tehnoloogia pideva arenguga jätkab Modbusi protokoll arenemist ja uuendusi, et rahuldada erinevate valdkondade ja stsenaariumide vajadusi.