Ugrás a tartalomhoz

Szerkesztő:Maneszkaa/Modbus

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A Modbus egy soros kommunikációs protokoll, melyet eredetileg a Modicon (ma Schneider Electric) vállalat publikált 1979-ben, hogy az általuk gyártott programozható logikai vezérlőkkel (PLC) használják. Egyszerűsége és robusztussága miatt de facto standarddá vált a kommunikációs protokollok között. Gyakran rendelkezésre áll, és előszeretettel használják az elektronikus ipari eszközök csatlakoztatására.[1] A modbus protokoll ipari környezetben való használatának fő okai:

  • Fejlesztésekor az ipari alkalmazást tartották szem előtt
  • Nyíltan közzétett, jogdíj mentes
  • Beüzemelése és karbantartása egyszerű
  • Nyers bitekkel vagy szavakkal kommunikál anélkül, hogy különösebb megkötéseket támasztana az eszközök gyártóival szemben.

Modbus protokollal megvalósítható a kommunikáció számos (kb. 254) eszköz között egy hálózaton. Például mikor egy rendszer hőmérsékletet és páratartalmat mér, majd közli az eredményeket egy központi számítógéppel.

Az adattípusok többségének elnevezésében közrejátszott, hogy főleg relékkel használták: az egy bites fizika kimenetet coil-nak (tekercs), az egy bites fizikai bemenetet pedig discrete input-nak (diszkrét bemenet) vagy contact-nak (kapcsoló) nevezik. A Modbus protokoll fejlesztését és frissítését 2004 áprilisától a Modbus Organisation[2] kezeli, miután a Schneider Electric átadta a jogokat a szervezetnek.[3] A Modbus Organisation a gyártók és a felhasználók számára létrejött szervezet, amely többek között segít a protokoll továbbfejlesztésében.[4]

Eszközök és kommunikáció

[szerkesztés]

Minden eszköz, amely kapcsolatot akar teremteni Modbus-on keresztül, kap egy egyedi azonosítót. Soros hálózatokban csak a mesterhez kapcsolódó csomópont indíthat parancsot. Etherneten keresztül bármely eszköz küldhet Modbus parancsot, de általában csak egy mester eszköz teszi ezt. A Modbus parancs tartalmazza az egyedi azonósítót, amely az üzenet címzettjéhez tartozik. Csak a címzett fogja végrehajtani a parancsot annak ellenére, hogy akár több eszköz is megkaphatta (kivételt képeznek azok a speciális broadcast parancsok, amelyeket a 0 csomópontnak címeznek, majd végrehajtódnak, de nem történik nyugtázás). Minden Modbus parancs tartalmaz ellenőrző összegre való információt, hogy a címzett detektálhassa a továbbítás során keletkező hibákat. Az alap Modbus parancs utasíthatja az RTU-t, hogy változtassa meg egyik regiszterében az értéket, írjon vagy olvasson ki egy I/O portot és utasítást adhat arra vonatkozólag, hogy az eszköz küldjön vissza a mesternek egy vagy több értéket a regisztereiben tároltak küzöl.

Manapság rengeteg modem és átjáró támogatja a Modbus protokollt, mivel nagyon egyszerű és gyakran másolják. Néhányat ezek közül kifejezetten a Modbus számára terveztek. Különböző típusai léteznek, vezetékes és vezeték nélküli megvalósításban. Tipikus problémáit a tervezés során figyelembe kell venni és áthidalni, például az időzítési gondok, és a magas reakcióidő.

Keret formátum

[szerkesztés]

Minden Modbus altípus az alábbi keret formátumok valamelyikét használja.[1]

Modbus RTU keret formátum
Megnevezés Hosszúság (bitek) Funkció
Start 28 Minimum 3+1⁄2 karakter hosszú alacsony jelszint
Cím 8 Eszköz címe
Funkció 8 A funkciókódot jelöli, például bemenet vagy regiszter olvasása
Adat n × 8 Adat + ki lesz töltve a rendelkezésre áll hossz az üzenet típusának megfelelően
CRC 16 bit Ellenőrző összeg
Vége 28 Minimum 3+1⁄2 karakter hosszan alacsony jelszint a keretek között
Modbus ASCII keret formátum
Név Hosszúság (karakter) Funkció
Start 1 Kettősponttal kezdődik ( : ) (ASCII hexadecimális értéke 0x3A)
Cím 2 Eszköz címe
Funkció 2 A funkciókódot jelöli, például bemenet vagy regiszter olvasása
Adat n Adat + ki lesz töltve a rendelkezésre áll hossz az üzenet típusának megfelelően
LRC 2 Ellenőrző összeg
Vége 2 Carriage return – line feed (CR/LF) pair (ASCII values of 0x0D & 0x0A)
Modbus TCP keret formátum
Név Hosszúság (byte) Funkció
Tranzakció azonosító 2 A szerver és kliens közötti üzenet szinkronizálásához szükséges
Protokoll azonosító 2 Modbus/TCP esetében 0
Hosszúság 2 Szabad byte-ok száma a keretben
Eszköz azonosító 1 Szolga címe (255 ha nincsen használatban)
Funkció 1 A funkciókódot jelöli, például bemenet vagy regiszter olvasása
Adat byte-ok n Válaszként kapott adatok vagy parancs

Unit identifier is used with Modbus/TCP devices that are composites of several Modbus devices, e.g. on Modbus/TCP to Modbus RTU gateways. In such case, the unit identifier tells the Slave Address of the device behind the gateway. Natively Modbus/TCP-capable devices usually ignore the Unit Identifier.

The byte order is Big-Endian (first byte contains MSB).

Supported function codes

[szerkesztés]

The various reading, writing and other operations are categorised as follows.[5] The most primitive reads and writes are shown in bold. A number of sources use alternative terminology, for example Force Single Coil where the standard uses Write Single Coil.[6]

Modbus function codes
Function type Function name Function code
Data Access Bit access Physical Discrete Inputs Read Discrete Inputs 2
Internal Bits or Physical Coils Read Coils 1
Write Single Coil 5
Write Multiple Coils 15
16-bit access Physical Input Registers Read Input Registers 4
Internal Registers or Physical Output Registers Read Holding Registers 3
Write Single Register 6
Write Multiple Registers 16
Read/Write Multiple Registers 23
Mask Write Register 22
Read FIFO Queue 24
File Record Access Read File Record 20
Write File Record 21
Diagnostics Read Exception Status 7
Diagnostic 8
Get Com Event Counter 11
Get Com Event Log 12
Report Slave ID 17
Read Device Identification 43
Other Encapsulated Interface Transport 43

Implementations

[szerkesztés]

Almost all implementations have variations from the official standard. Different varieties might not communicate correctly between equipment of different suppliers. Some of the most common variations are:

  • Data types
    • Floating point IEEE
    • 32-bit integer
    • 8-bit data
    • Mixed data types
    • Bit fields in integers
    • Multipliers to change data to/from integer. 10, 100, 1000, 256 ...
  • Protocol extensions
    • 16-bit slave addresses
    • 32-bit data size (1 address = 32 bits of data returned.)
    • Word swapped data

Limitations

[szerkesztés]
  • Since Modbus was designed in the late 1970s to communicate to programmable logic controllers, the number of data types is limited to those understood by PLCs at the time. Large binary objects are not supported.
  • No standard way exists for a node to find the description of a data object, for example, to determine if a register value represents a temperature between 30 and 175 degrees.
  • Since Modbus is a master/slave protocol, there is no way for a field device to "report by exception" (except over Ethernet TCP/IP, called open-mbus)- the master node must routinely poll each field device, and look for changes in the data. This consumes bandwidth and network time in applications where bandwidth may be expensive, such as over a low-bit-rate radio link.
  • Modbus is restricted to addressing 247 devices on one data link, which limits the number of field devices that may be connected to a master station (once again Ethernet TCP/IP proving the exception).
  • Modbus transmissions must be contiguous which limits the types of remote communications devices to those that can buffer data to avoid gaps in the transmission.
  • Modbus protocol itself provides no security against unauthorized commands or interception of data.[7]

Trade group

[szerkesztés]

Modbus Organization, Inc. is a trade association for the promotion and development of Modbus protocol.[2]

Modbus Plus

[szerkesztés]

Despite the name, Modbus Plus[8] is not a variant of Modbus. It is a different protocol, involving token passing.

It is a proprietary specification of Schneider Electric, though it is unpublished rather than patented. It is normally implemented using a custom chipset available only to partners of Schneider.

References

[szerkesztés]
  1. ↑ a b Drury, Bill. Control Techniques Drives and Controls Handbook (PDF), 2nd, Institution of Engineering and Technology, 508–. o. (2009. december 2.) 
  2. ↑ a b Modbus home page. Modbus . Modbus Organization, Inc.. (Hozzáférés: 2013. augusztus 2.)
  3. ↑ Modbus FAQ. Modbus . Modbus Organization, Inc.. (Hozzáférés: 2012. november 1.)
  4. ↑ About Modbus Organization. Modbus . Modbus Organization, Inc.. (Hozzáférés: 2012. november 8.)
  5. ↑ Modbus Application Protocol V1.1b3 (PDF). Modbus . Modbus Organization, Inc.. (Hozzáférés: 2013. augusztus 2.)
  6. ↑ Clarke, Gordon. Practical Modern Scada Protocols: Dnp3, 60870.5 and Related Systems. Newnes, 47–51. o. (2004. december 2.). ISBN 0-7506-5799-5 
  7. ↑ (Hiba: Érvénytelen idő.) „Critical Infrastructure Protection III”. Third IFIP WG 11. 10 International Conference, Hanover, New Hampshire: Springer. 
  8. ↑ Modbus Plus - Modbus Plus Network - Products overview - Schneider Electric United States. Schneider-electric.com. (Hozzáférés: 2014. január 3.)

Further reading

[szerkesztés]
[szerkesztés]
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Szerkesztő:Maneszkaa/Modbus&oldid=23329978”