MODBUS چیست؟ پروتکل مدباس به عنوان «پروتکل باز»
بسته به تولید کننده‌ی تجهیزات اتوماسیون پردازش، از زبان بسیار خاص یا اختصاصی استفاده می‌شود که ممکن است زبانی باشد که معمولا در صنعت کارایی دارد. بسیاری از تولید کنندگان برای روانه کردن راحت محصولاتشان به بازار از این زبان استفاده می‌کنند.
«پروتکل باز» به این معناست که مشخصات منتشر شده‌اند و ممکن است آزادانه یا با مجوز توسط افراد مورد استفاده قرار گیرند.
پروتکل‌های باز معمولا توسط گروهی از شرکت‌ها، گروه‌های کاربران، جوامع حرفه‌ای و دولت‌ها پشتیبانی می‌شوند. این امر گزینه‌های متعددی از دستگاه‌ها یا سیستم‌هایی را فراهم می‌کند که می‌توان از آن‌ها برای انجام کارهای خاصی بهره برد.
مزایای پروتکل‌های باز عبارتند از پشتیبانی توسط چند تولید کننده، فروشندگان نرم‌افزار و سازمان‌های نصب‌کننده یا ارائه دهنده‌ی خدمات، گروه‌های فعال جامعه برای پشتیبانی، امکان بقای فعلی و افزودن قابلیت‌ها در آینده.
یکی از رایج‌ترین پروتکل‌های ارتباطات اتوماسیون (Automation Communication Protocols) در اتصال دستگاه‌های الکترونیکی صنعتی که امروزه از آن استفاده می‌شود modbus هست.
شرکت فروش بهترین درایو آسانسور یعنی سنابرق توان در این مقاله، در مورد چیستی پروتکل ارتباطی مدباس و انواع ارتباطات مدباس مورد استفاده در صنعت با شما صحبت می کند.
پروتکل مدباس چیست؟
پروتکل ارتباطی مدباس (Modbus) قدیمی‌ترین و به مراتب رایج‌ترین پروتکل اتوماسیون در زمینه‌ی اتوماسیون پردازش و SCADA (سامانه سرپرستی و گردآوری داده) است.
آشنایی با شیوه‌‌ی ایجاد شبکه‌های مبتنی بر modbus برای هر تکنسین و مهندس برقی که در این زمینه کار می‌کند ضروریست.
توانایی افزودن (یکپارچه‌سازی) دستگاه‌هایی از تولیدکنندگان مختلف مهارتی است که مورد تقاضا است و یادگیری آن جایگاه شما در صنعت و بازار ارزشمندتر می‌کند.
مدباس پروتکل ارتباطی است که در سال ۱۹۷۹ توسط مودیکون (Modicon) برای استفاده با کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر (PLC) منتشر شد. هم اکنون شرکت اشنایدر الکتریک (Schneider Electric) مالک مودیکون هست.
مدباس زبان مشترکی را برای ایجاد ارتباط بین دستگاه‌ها و تجهیزات با یکدیگر فراهم می‌کند. به عنوان مثال، مدباس این امکان را برای دستگاه‌های موجود در سیستم که دما و رطوبت را اندازه‌گیری می‌کنند فراهم می‌کند تا بر روی یک شبکه متصل بوده و نتایج را به رایانه‌ی نظارتی یا PLC تحویل دهند.
توسعه و به روزرسانی پروتکل‌های مدباس توسط سازمان مدباس (Modbus Organization) مدیریت می‌شود. سازمان مدباس انجمنی از کاربران و تامین‌کنندگان دستگاه‌های سازگار با مدباس هستند.
انواع پروتکل‌های ارتباطی مدباس
چند نسخه از پروتکل modbus برای پورت سریال و اترنت وجود دارد و متداول‌ترین آن‌ها عبارتند از:
Modbus RTU
Modbus ASCII
Modbus TCP
Modbus Plus
مودیکون رابط ارتباطی مدباس را برای شبکه‌ی چندهاپی بر مبنای معماری Master-Slave منتشر کرد.
ارتباط بین گره‌های مدباس از طریق پیام‌های درخواستِ ارسال و پاسخِ خواندن حاصل می‌شود.
پروتکل مدباس و رسانه‌ی فیزیکی آن
مدباس استاندارد باز است که گفتگوی ارتباط پیام‌رسانی را توصیف می‌کند.
مدباس با انواع مختلفی از رسانه‌های فیزیکی ارتباط برقرار می‌کند، از جمله:
سریال RS-232
سریال RS-485
سریال RS-422
اترنت
رابط کاربری modbus اصلی روی ارتباط سریال RS-232 اجرا شد، اما اکثر پیاده‌سازی‌های بعدی مدباس از RS-485 استفاده می‌کنند زیرا موارد زیر را میسر می‌سازد:
مسافت‌های طولانی‌تر،
سرعت‌های بالاتر،
امکان قرار گرفتن چند دستگاه در یک شبکه‌ی Multi-drop
ارتباط مدباس Master-Slave بر روی رسانه‌ی فیزیکی سریال RS-485 از اتصالات فرستنده و گیرنده‌ی دو سیمی استفاده می‌کند.
بر روی رابط‌های ساده همانند RS232 یا RS485، پیام‌های مدباس بصورت ساده از طریق شبکه ارسال می‌شوند و شبکه فقط به ارتباطات مدباس اختصاص می‌یابد.
اما اگر شبکه به چند دستگاه متفاوت با استفاده از یک سیستم شبکه‌ی همه‌کاره‌تر همانند TCP/IP بر روی اترنت نیاز داشته باشد، پیام‌های مدباس در بسته‌های اترنت با فرمت از قبل تعیین شده برای این رابط فیزیکی تعبیه می‌شوند.
بنابراین در این حالت، مدباس و انواع دیگر پروتکل‌های مرکب می‌توانند همزمان در یک رابط فیزیکی وجود داشته باشند.
مقدمه‌ای بر ساختار پیام modbus
Slave به هر دستگاه جانبی مانند I / O transducer، دریچه، درایو صنعتی شبکه یا سایر دستگاه‌های اندازه‌گیری گفته می شود که اطلاعات را پردازش می‌کند و با استفاده از modbus پیام پاسخ خود را به Master ارسال می‌کند.
Master ها می‌توانند تک تک Slave ها را در نظر بگیرند یا پیام همه جانبه (Broadcast message) را به تمام Slaveها ارسال کنند. Slaveها به تمام پرسش‌های ارسالی پاسخ می‌دهند اما به پیام‌هایBroadcast پاسخ نمی‌دهند.
Slaveها به خودی خود پیامی را ارسال نمی‌کنند و تنها به صف پیام ارسالی از Master پاسخ می‌دهنساختار پیام مدباس اصلی بصورت Peer-to-Peer است. مدباس قادر به عملکرد در هر دو شبکه‌ی نقطه به نقطه (Point-to-Point) و چندهاپی(Multidrop) است.
دستگاه‌های modbus بااستفاده از تکنیک Master-Slave (Client-Server برای اترنت) ارتباط برقرار می‌کنند که در آن تنها یک دستگاه (Master-Slave) قادر به آغاز تبادلات ( تحت عنوان صف ها (queries) ) هست.
سایر دستگاه‌ها (Slaves/Clients) با تحویل داده‌های درخواستی به Master یا با انجام عمل درخواستی در query پاسخ می‌دهند.
درخواست Master
درخواست Master شامل موارد زیر خواهد بود:
آدرس Salve (آدرس broadcast).
کد عملکرد با دستور خواندن یا نوشتن داده به Slave.
«داده‌های» دستور نوشتن اگر دستور نوشتن توسط Master ارسال شده باشد.
قسمت بررسی خطا.
بررسی خطا مقداری است که Salve یا Master در ابتدای انتقال یا پاسخ ایجاد می‌کند و سپس زمان دریافت پیام بررسی می‌شود تا صحیح بودن محتوا تایید شود.
پاسخ یک Slave
پاسخ یک Slave شامل موارد زیر می‌شود:
قسمت‌هایی که دریافت درخواست را تایید می‌کند.
داده‌هایی که باید برگردانده شوند.
داده‌های بررسی خطا.
اگر خطایی رخ ندهد، پاسخ Slave حاوی داده‌های درخواستی خواهد بود.
اگر خطایی در صف پیام دریافتی توسط Slave رخ دهد، یا اگر Slave نتواند عملکرد درخواستی را انجام دهد، Slave پیام استثنایی (Exception message) را به عنوان پاسخ خود برمی‌گرداند.
قسمت بررسی خطا در قاب پیام Slave به Master اجازه می‌دهد تا صحت محتوای پیام را تایید کند.