پروتکل Modbus RTU روی شبکه RS-485

 

شرح :

 

پروتکل Modbus یکی از پرکاربردترین پروتکل‌های ارتباطی در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است که برای تبادل اطلاعات بین تجهیزاتی مانند  PLC، HMI ، درایو ، کنترلر ،  سنسورها ، کنتورها و تجهیزات اندازه‌گیری استفاده می‌شود. یکی از رایج‌ترین روش‌های پیاده‌سازی Modbus  در صنعت ، استفاده از Modbus RTU روی بستر RS-485 است.

RS-485  در واقع یک استاندارد الکتریکی برای انتقال داده است و خودش پروتکل ارتباطی محسوب نمی‌شود ؛ در حالی که Modbus RTU قوانین مربوط به قالب پیام ، آدرس‌دهی ، خواندن و نوشتن اطلاعات و نحوه بررسی خطا را مشخص می‌کند. ترکیب این دو ، یک روش ارتباطی ساده،  قابل اعتماد و مناسب برای محیط‌های صنعتی ایجاد می‌کند.

 

 

 

 

 

 

در شبکه RS-485 معمولاً تجهیزات به صورت Bus به یک خط ارتباطی مشترک متصل می‌شوند. در ساختار کلاسیک  Modbus RTU ، یک تجهیز به عنوان Master و سایر تجهیزات به عنوان Slave فعالیت می‌کنند. Master درخواست موردنظر را ارسال کرده و Slave دارای آدرس مربوطه ، درخواست را پردازش کرده و پاسخ می‌دهد. هر تجهیز Slave دارای یک آدرس منحصر به فرد در شبکه است تا Master بتواند تجهیز موردنظر را شناسایی کند.

در Modbus، اطلاعات داخل تجهیز معمولاً در قالب رجیسترها و بیت‌های مختلف سازمان‌دهی می‌شوند. برای مثال ، Master  می‌تواند مقدار یک یا چند رجیستر را از یک تجهیز بخواند یا مقدار مشخصی را در رجیسترهای آن بنویسد. به همین دلیل Modbus در کاربردهایی مانند خواندن پارامترهای درایو، دریافت مقادیر دما و فشار، کنترل خروجی‌ها، انتقال اطلاعات بین PLC و HMI و ثبت داده‌های صنعتی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

یکی از ویژگی‌های مهم  Modbus RTU ، استفاده از Function Code برای تعیین نوع عملیات است. برای نمونه، کدهای تابع مختلفی برای خواندن Coilها، ورودی‌ها و رجیسترها و همچنین نوشتن مقادیر در تجهیزات وجود دارد. در پایان پیام نیز معمولاً از CRC برای تشخیص خطاهای احتمالی در انتقال داده استفاده می‌شود.

در شکل زیر یه نمونه ارسال درخواست توسط Master و پاسخ توسط درایو نمایش داده شده است . درایو مربوط به درایو DC برند WEG می باشد .

 

 

 

 

از نظر فیزیکی ، RS-485  معمولاً از دو خط تفاضلی A و B برای انتقال داده استفاده می‌کند. انتقال تفاضلی باعث می‌شود این شبکه در برابر نویزهای الکتریکی که در محیط‌های صنعتی وجود دارند، مقاومت مناسبی داشته باشد. رعایت صحیح قطب‌بندی خطوط، استفاده از کابل مناسب ، اتصال صحیح شیلد و در شبکه‌های طولانی استفاده از مقاومت‌های Termination در دو انتهای باس، از نکات مهم در طراحی و اجرای شبکه RS-485  است.

 

 

 

 

 

پارامترهایی مانند  Baud Rate، Data Bits، Parity و Stop Bits  نیز باید در تجهیزات شبکه به صورت هماهنگ تنظیم شوند. به عنوان مثال ممکن است یک شبکه Modbus RTU با سرعت 9600 یا 19200 بیت بر ثانیه و تنظیمات مشخصی مانند  8N1 یا 7E1  کار کند. در صورتی که تنظیمات ارتباطی Master و Slave یکسان نباشد، ارتباط برقرار نخواهد شد.

در مجموع، ترکیب Modbus RTU و RS-485 به دلیل سادگی، هزینه پایین، قابلیت اتصال چندین تجهیز، مقاومت مناسب در برابر نویز و پشتیبانی گسترده توسط تجهیزات صنعتی، همچنان یکی از راهکارهای متداول برای ارتباطات صنعتی است. آشنایی با ساختار شبکه RS-485، آدرس‌دهی تجهیزات، رجیسترهای Modbus و Function Codeها، پایه مهمی برای عیب‌یابی و طراحی سیستم‌های کنترل و مانیتورینگ صنعتی محسوب می‌شود.

 

مجموعه الکترون با تجربه در زمینه اتوماسیون صنعتی، تولیدکننده نمایشگرهای صنعتی مبتنی بر Modbus تحت برند سیمیترون می باشد . این نمایشگرها برای نمایش پارامترهایی مانند دما، فشار، جریان، ولتاژ، سرعت و سایر اطلاعات دریافتی از تجهیزات صنعتی طراحی شده‌اند و می‌توانند در سیستم‌های مختلف کنترل و مانیتورینگ مورد استفاده قرار گیرند.

برای آشنایی بیشتر با مشخصات فنی و کاربردهای این محصول، می‌توانید صفحه محصولات سیمیترون را مشاهده کنید: