Anàlisi exhaustiva del protocol Modbus

El protocol modbus s'ha convertit en un dels protocols de comunicació més populars en l'àmbit de l'automatització industrial. Molts dispositius industrials, inclosos PLC, DCS, instruments intel·ligents, etc., utilitzen el protocol Modbus com a estàndard de comunicació entre ells. A partir del 2007, el nombre de nodes Modbus instal·lats ha superat els 10 milions, fet que demostra que el protocol ha estat àmpliament utilitzat i reconegut.

Modbus és un protocol de comunicació basat en la comunicació sèrie, que té com a objectiu proporcionar un estàndard de comunicació comú per als llocs industrials per realitzar l'intercanvi de dades i el control entre diferents dispositius. El protocol va ser desenvolupat originalment per Modicon i ara és propietat de Schneider Electric. El protocol Modbus és un protocol de capa d'aplicació, que defineix un format de missatge comú, que permet l'intercanvi i el control de dades entre diferents dispositius. El protocol admet diferents capes físiques com RS-232, RS-422, RS-485 i Ethernet, de manera que es pot aplicar a diferents dispositius i xarxes.

Modbus és un protocol de comunicació mestre/esclau que proporciona serveis especificats per codis de funció. Les organitzacions d'Internet accedeixen a Modbus mitjançant el port reservat del sistema 502 a la pila TCP/IP. Modbus Plus és una xarxa de pas de fitxes d'alta velocitat, el procés de treball de Modbus:

1. La comunicació Modbus comença amb el mestre enviant una sol·licitud de consulta a l'esclau.

2. L'estació esclava rep la sol·licitud i analitza el contingut de la sol·licitud.

3. L'estació esclava realitza les operacions corresponents (com ara la lectura de registres o els registres d'escriptura) segons el contingut de la sol·licitud i envia les dades de resposta a l'estació mestra.

4. L'estació mestra rep les dades de resposta i analitza el contingut de la resposta.

5. El mestre processa les dades de resposta i envia més sol·licituds de consulta segons sigui necessari.

6. Aquest procés continua fins que es completa la comunicació o es produeix un error.

En la comunicació Modbus, el mestre és un dispositiu com un controlador o un ordinador, i els esclaus són sensors, actuadors o altres dispositius. L'estació mestra s'encarrega d'iniciar la comunicació, mentre que l'estació esclava s'encarrega de realitzar les operacions i respondre a la sol·licitud de l'estació mestra. La comunicació pot ser mitjançant línia sèrie o Ethernet. En la comunicació Modbus, les dades s'organitzen en forma de registres i s'utilitzen adreces per referir-s'hi. El protocol Modbus admet una varietat de codis de funció, inclosos registres de lectura i escriptura, bobines de lectura i escriptura, etc.

Escenari d'aplicació:

El protocol Modbus s'utilitza àmpliament en aplicacions de control i monitoratge industrials, incloses les fàbriques automatitzades, el control de robots, el control i el control de l'energia, l'extracció i el transport de petroli i gas, el tractament i subministrament d'aigua, edificis automatitzats i molt més. Modbus també és adequat per a l'adquisició i el processament de dades en temps real, inclosa la transmissió de dades, el seguiment i el control de dades, la detecció i el diagnòstic d'avaries, etc.

A continuació es mostren algunes aplicacions del protocol Modbus:

Control PLC: El protocol Modbus és un protocol estàndard per a la comunicació entre molts PLC (Controladors lògics programables). El PLC és un dispositiu molt utilitzat en el camp de l'automatització industrial, normalment s'utilitzen per controlar i controlar diversos paràmetres en el procés de producció, com ara temperatura, pressió, flux, etc.

Comptadors intel·ligents: el protocol Modbus també s'utilitza àmpliament per a la comunicació entre diferents tipus de comptadors intel·ligents, com ara sensors de temperatura, sensors de pressió, mesuradors de cabal, etc. Aquests instruments s'utilitzen normalment per controlar i controlar diversos paràmetres en el procés de producció per garantir l'estabilitat. i qualitat de producció.

Sistemes d'adquisició de dades: el protocol Modbus es pot utilitzar per a la comunicació entre diferents tipus de sistemes d'adquisició de dades per tal de recollir dades de diferents dispositius en una ubicació centralitzada per al seu processament i anàlisi. Aquests sistemes d'adquisició de dades s'utilitzen sovint per controlar el rendiment i l'estat dels equips de producció per tal de detectar i resoldre problemes de manera oportuna.

Sistema SCADA: el protocol Modbus també es pot utilitzar per a la comunicació entre diferents tipus de sistemes SCADA (Supervisió, Control i Adquisició de Dades) per tal de realitzar un seguiment i control en temps real de diversos paràmetres en el procés de producció. Aquests sistemes s'utilitzen sovint per automatitzar els processos de producció per millorar l'eficiència i la qualitat de la producció.

Amb el desenvolupament de la tecnologia d'automatització industrial, l'aplicació del protocol Modbus també es desenvolupa i innova constantment. Aquestes són algunes de les tendències futures:

Augment de la taxa de comunicació: Amb l'avenç continu detecnologia, la taxa de comunicació del protocol Modbus també continuarà augmentant per aconseguir una comunicació i un control més eficients i en temps real.

Integració amb Internet: Amb el desenvolupament d'Internet industrial, el protocol Modbus estarà més integrat amb la tecnologia d'Internet per aconseguir el control remot i la supervisió entre dispositius.

Seguretat millorada: a mesura que els problemes de seguretat de la xarxa són cada cop més importants, el protocol Modbus també prestarà més atenció a la seguretat de la comunicació i el control per protegir els sistemes de control industrial d'atacs de xarxa i operacions malicioses.

Expansió de l'aplicabilitat: a mesura que l'aplicació del protocol Modbus en el camp de l'automatització industrial segueixi expandint-se, també s'utilitzarà més àmpliament en altres camps, com ara cases intel·ligents, edificis intel·ligents, etc., per aconseguir la comunicació i el control entre dispositius.

En resum, amb el desenvolupament continu de la tecnologia d'automatització industrial, el protocol Modbus continuarà evolucionant i innovant per satisfer les necessitats dels diferents camps i escenaris.