O controle industrial passou do controle independente para o monitoramento centralizado e o controle centralizado, e agora entrou na era da rede, os controladores industriais conectados à rede também fornecem um gerenciamento de rede conveniente. O Modbus é um dos protocolos de rede para controladores industriais.
Introdução do protocolo de comunicação Modbus
O protocolo Modbus, antes de tudo, pelo entendimento literal, inclui o MOD e o ônibus duas partes, antes de tudo, é um ônibus, ou seja, protocolo de barramento e I2C, SPI semelhante, barramento significa que existem hospedeiros, existem escravos, esses dispositivos no mesmo barramento.
O Modbus suporta um único mestre, escravos múltiplos e até 247 dispositivos escravos. Sobre o MOD, porque esse protocolo foi usado pela primeira vez nos controladores PLC, os controladores PLC da Modicon são exatos, que é de onde vem o nome Mod-Bus.
Posteriormente, o Modicon foi adquirido por Schneider (Schneider), o protocolo Modbus é amplamente utilizado em controladores industriais, HMIs e sensores, e gradualmente aceito por outros fabricantes, tornando -se um protocolo de comunicação convencional para comunicação com dispositivos periféricos.
Modbus belongs to the seventh application layer in the 7-layer OSI reference model, and there are two types of data link layer: based on the standard serial protocol and TCP protocol, the physical layer can use 3-wire 232, 2-wire 485, 4-wire 422, or fiber optic, network cable, wireless and Outros meios de transmissão.
O protocolo MODBUS é um modo de solicitação/resposta de interação, o host inicia a solicitação de comunicação, o escravo responde à solicitação do host, o escravo não enviará dados ativamente quando não receber a solicitação do host e os escravos não se comunicarão.
Recursos do Modbus Communication Protocol
(1) Os usuários padrão, abertos, podem usar o protocolo Modbus gratuitamente, com certeza de que não há necessidade de pagar taxas de licença e não violará os direitos de propriedade intelectual.
(2) O MODBUS pode suportar uma variedade de interfaces elétricas, como Rs -232, rs -485, etc. Ele também pode ser transmitido por uma variedade de mídias, como par de pares torcidos, fibra óptica, sem fio e assim por diante.
(3) O formato do quadro do Modbus é simples, compacto e fácil de entender. É fácil para os usuários usarem e simples para os fornecedores se desenvolverem.
Tipos de dados modbus 4
O Protocolo Modbus estipula que os tipos de dados para operações de leitura e gravação podem ser categorizados nos 4 tipos a seguir, de acordo com os atributos e tipos de leitura e gravação:
1. Entrada discreta (entrada de discretos):1 bit, somente leitura
2 bobinas (bobinas):1- bit, leitura-write
3. Registros de entrada:16 bits, somente leitura
4. Registros de retenção:16 bits, leia/escreva.
Versões do protocolo Modbus
As versões do protocolo Modbus existem atualmente para serial, Ethernet e outras redes que suportam o protocolo da Internet.
A maioria dos dispositivos MODBUS se comunica sobre a camada física da EIA -485.
Para conexões seriais, existem duas variantes que diferem ligeiramente em termos de diferentes representações de dados numéricas e detalhes do protocolo.Modbus RTU é uma representação binária compacta de dados, e o Modbus ASCII é uma representação litosa e legível por humanos. Ambas as variantes usam comunicação serial; O formato RTU segue com comandos/dados com uma soma de verificação de redundância cíclica, enquanto o formato ASCII usa uma soma de verificação de redundância longitudinal. Os nós configurados para a variante RTU não se comunicam com nós configurados para a variante ASCII e vice -versa.
Para conexões via TCP/IP (por exemplo, Ethernet) em que existem várias variantes MODBUS/TCP, essa abordagem não requer um cálculo da soma de verificação.
Para todos os três protocolos de comunicação, o modelo de dados e as chamadas de função são iguais, apenas o encapsulamento é diferente.
O MODBUS possui uma versão estendida Modbusplus (Modbus+ ou MB+), no entanto, esse protocolo é proprietário do Modicon e diferente do MODBUS. Requer um coprocessador especializado para lidar com a rotação de token de alta velocidade semelhante ao HDLC. Ele usa cabo de par de pares de 1Mbit/S e possui isolamento de conversão em cada nó, um dispositivo que usa o acionamento de conversão/borda em vez do acionamento de tensão/nível. Conectar o Modbus Plus a um computador requer uma interface especial, geralmente uma placa que suporta o barramento ISA (SA85), PCI ou PMCIA.
Portanto, quando nos referimos ao protocolo Modbus, é importante determinar qual é o modo, ainda há uma grande diferença entre os diferentes modos.
Formato do quadro de dados modbus
A primeira coisa que precisamos saber é que um quadro de dados normal do Modbus contém o seguinte: campo de endereço + código da função + dados + falha de soma de verificação, além do formato do quadro Modbus é o mesmo, independentemente de qual versão do protocolo é mencionada acima:
Inclui principalmente:
1. Campo de endereço:isto é, o endereço escravo a ser acessado pelo mestre, seu intervalo 0 ~ 247
2. Código da função:ou seja, que tipo de operação o mestre deseja executar no escravo.
3. Dados:Se a solicitação do mestre for ler dados, os "dados" devem conter as seguintes informações: onde começar a ler dados + quantos dados lidos. Se a solicitação do mestre for escrever dados para o escravo, os "dados" devem conter as seguintes informações: onde começar a escrever dados + quantos bytes de dados para escrever + os dados específicos a serem gravados.
4. Verificação do erro:Para garantir a correção da transmissão de dados, o protocolo Modbus adiciona uma verificação de erro de dois bytes no final do quadro de dados.
Código da função Modbus
Os códigos de função MODBUS, que são gravados no quadro de dados de solicitação de host, determine se o host lê ou grava, seja ele lê bobinas, quantidades ou registros discretos, se grava um único registro ou vários registros etc. e que tipo de dados os solicitações do host.
Existem três tipos principais de códigos de função: códigos de função pública, códigos de função definidos pelo usuário e códigos de função reservados.
1. Códigos de função pública
-Função Códigos que são mais bem definidos
-Gara garantido para ser único
-Changeable pela organização Modbus
-Publicly comprovável
-Tense um teste de conformidade utilizável
-Provou -se no MB IETF RFCS
-Contém códigos de função public atribuídos públicos definidos e códigos de função reservados não atribuídos para uso futuro.
2. Códigos de função definidos pelo usuário
Existem duas faixas de definição de código de função definidas pelo usuário, ou seja, 65 a 72 e Decimal 100 a 110.
-O usuário pode selecionar e implementar um código de função sem qualquer aprovação da organização Modbus.
-O uso do código de função selecionado não é garantido para ser único.
-Se o usuário deseja redefinir a função como um código de função pública, o usuário deve iniciar o RFC para introduzir a alteração na classificação pública e atribuir um novo código de função pública.
3. Códigos de função reservados
-Codes de função comumente usados por algumas empresas para produtos herdados e não são válidos para uso público.
Os mais comumente usados são os 4 códigos de função nos códigos de função pública: 04/04/06/10
0 x03: Leia vários registros de retenção
0 x04: Leia o registro de entrada
0 x06: escreva registros de retenção única
0 x10: Escreva vários registros de retenção
Como o PLC controla principalmente os contatos do relé, as bobinas (bobinas) também são lidas e escritas com frequência no PLC. Aqui, é preciso prestar atenção especial a um ponto: Write Hold Registros, precisam distinguir entre {{0}} x 0 6 grava o registro único e 0x10 Write Multiple Registros, enquanto lido os registros não são distinguidos entre a leitura e a leitura múltipla, quando você precisa ler um único registro de retenção, também é o uso de 0x.