Посібник по промисловим мережам
Промислові мережі та інтеграційні технології в автоматизованих системах. 2. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМИСЛОВИХ МЕРЕЖ 2.5. Короткий огляд промислових мереж
Більш детально про мережі Modbus Ви можете почитати в розділі 6.
Мережі MODBUS RTU/ASCII розроблені фірмою Gould Inc. (Modicon) для побудови промислових розподілених систем управління. Вони одні з найпоширеніших у світі. Використання MODBUS приваблює простота протоколу й використання стандартних промислових інтерфейсів. Популярність MODBUS RTU та широке впровадження Etherenet та технологій Intranet в область промислових мереж, привело до появи мережі MODBUS TCP/IP. На сьогоднішній день просуванням всіх мереж MODBUS займається некомерційна організація MODBUS-IDA.
Спеціальний фізичний інтерфейс для MODBUS RTU/ASCII не визначений, а вибирається з ряду стандартних: RS-232C, RS-422, RS-485, USB або струмова петля. Однак стандартами MODBUS-IDA визначені правила для використання RS-485. Бітова швидкість вибирається однією з двох 19200 біт/с або 9600 біт/с. Для кодування переданих даних на канальному рівні використаються формати ASCII з 7-бітним символом та RTU з 8-бітним символом.
В MODBUS RTU/ASCII використовується класична схема доступу Ведучий-Ведений. Конфігурація на основі цього протоколу припускає наявність одного Ведучого вузла й до 247 Ведених. Тільки Ведучий ініціює цикли обміну даними, тобто тільки його прикладний Процес може бути клієнтським. Кожне повідомлення-запит на канальному рівні Ведучого додатково обрамляються адресою вузла Веденого (адреса 0 використається для широкомовної передачі) та контрольною сумою (CRC16 для RTU та LRC для ASCII). Запит відправляється Веденому, який його обробляє і повертає повідомлення-відповідь, тим самим підтверджуючи запит.
Протокол прикладного рівня MODBUS (MBAP протокол) базується на клієнт-серверній моделі обміну повідомленнями. Повідомлення запит складається з коду команди (читання, запис і т.д.) та додаткових даних. Протокол MBAP забезпечує ациклічний доступ по запиту до змінних іншого вузла (Input Registers, Holding Registers, Discrete Inputs, Discrete Coils), діагностичними сервісами, сервісами запису/зчитування програми. Циклічно-періодичні операції протоколом не визначені і можуть бути реалізовані тільки в прикладній програмі.
MODBUS TCP/IP на прикладному рівні базується на системі MODBUS повідомлень (MBAP протокол), на транспортному та мережному – використовує стек протоколів TCP/IP, а на канальному та фізичному – мережу Ethernet. Таке поєднання дає можливість простої і практично безперешкодної інформаційної інтеграції між вузлами різних рівнів управління. На відміну від MODBUS RTU та ASCII прикладний Процес одночасно може виступати як в якості Клієнта так і Серверу. Це значить, що кількість MODBUS Клієнтів та MODBUS Серверів в єдиній мережі практично не обмежується. Протокол MODBUS TCP/IP внесений до стандартів МЕК разом з протоколом реального часу RTPS (див. розділ 10).
Характеристики MODBUS RTU/ASCII та MODBUS TCP/IP зведені в таблицю 2.6.
Таблиця 2.6 Характеристики MODBUS RTU/ASCII та TCP/IP.
| рівень | характеристика | MODBUS RTU/ASCII | MODBUS TCP/IP |
|---|---|---|---|
| NetArea | рівень датчиків/контролерів | рівень датчиків/контролерів | |
| прикладний | AppService | Протокол MBAP (MODBUS Application Protocol) | Протокол MBAP (MODBUS Application Protocol) |
| прикладний | AppService | ациклічне по запиту читання/запис даних процесу та параметричних даних (16 бітні слова, біти); управління станом вузлів; діагностичні сервіси; функції програмування вузла; | ациклічне по запиту читання/запис даних процесу та параметричних даних (16 бітні слова, біти); управління станом вузлів; діагностичні сервіси; функції програмування вузла; |
| прикладний | AppService | доступ до змінних вузлів-Ведених MODBUS RTU (шлюз) | |
| прикладний | AppModel | клієнт-серверна модель обміну повідомленнями для даних процесу та параметричних даних; клієнт тільки на вузлі Ведучого | клієнт-серверна модель обміну повідомленнями для даних процесу та параметричних даних; |
| прикладний | AppProcData | циклічний трафік не визначений, для ациклічного – теоретично 65536 об’єктів з кожної області пам’яті на вузол | циклічний трафік не визначений, для ациклічного – теоретично 65536 об’єктів з кожної області пам’яті на вузол |
| прикладний | AppResolut | залежить від швидкості та реалізації на вузлах (див. розділ 6). | залежить від швидкості та реалізації на вузлах (див. розділ 6). |
| транспорт | TpService | не визначений | визначені протоколом TCP |
| мережний | NtService | не визначений | визначені протоколом IP |
| канальний | ChAddModel | Відправник-Адресат-msg, адреси тільки у Ведених 1-247, 0 - широкомовна; | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.2/3 |
| канальний | ChAccess | Ведучий-Ведений; | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.2/3 |
| канальний | ChChecksum | LRC для ASCII та CRC16 для RTU | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.2/3 |
| фізичний | PhInterface | RS-232,RS-422, RS-485, CL , USB | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.3 |
| фізичний | PhMedia | подвійна екранована вита пара (для RS-485) | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.3 |
| фізичний | PhTopology | шина (для RS-485) | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.3 |
| фізичний | PhLdrop | <=20 м, мультипортові <= 40 м / кількість портів (для RS-485) | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.3 |
| фізичний | PhBaudRate | 9600 біт/с або 19200 біт/с (для RS-485) | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.3 |
| фізичний | PhSegment | кількість сегментів залежить від реалізації інтерфейсу | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.3 |
| фізичний | PhNodes | 32 (для RS-485) | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.3 |
| фізичний | PhLength | <1200 м (для RS-485) | Відповідно до протоколу EthernetІІ/IEEE 802.3 |
<– 2.5. Короткий огляд промислових мереж
–> 2.5.2. Мережа World-FIP