Модуль «Modbus»

Модуль Modbus в составе OPC-сервера

Модуль Modbus работает в составе OPC сервера «Xpert». Предназначен для работы с устройствами по протоколу Modbus.

Для полноценного использования протокола Modbus, которое подразумевает не только считывание значений, но и сигнализацию об ошибках и прекращении работы устройств мы рекомендуем установку модуля ввода вывода Modbus, работающего в составе программного комплекса OPC сервер «Xpert» производства «СМИС Эксперт».

Данный сервер создан для чтения/записи данных в рамках протокола Modbus, а также предусматривает подключение устройств и систем, работающих по другим протоколам. Это позволяет объединить в единую сеть все типы устройств, используемых на предприятии.

Программная продукция «СМИС Эксперт» для эффективной работы предприятий

Компания СМИС Эксперт предлагает большой выбор программных продуктов, реализующих протоколы передачи данных Modbus, которые вы можете использовать в условиях своего производства для более эффективной и слаженной работы всего оборудования. Модульный OPC-сервер Xpert» способен обеспечить работу устройств по протоколу передачи Modbus независимо от сети, которую они используют. Модуль Modbus поддерживает работу устройств в режимах ASCII, RTU и TCP. Узнать подробнее о данном модуле вы можете, связавшись с нашим сотрудником.

Модуль и протокол Modbus: описание

Modbus - это универсальный протокол, для обеспечения коммуникационной связи, широко используемый в промышленной автоматизации. Данный протокол обеспечивает связь по типу мастер-слейв, для него характерна простата, открытость и массовость. Именно благодаря этим особенностям данный протокол широко используется в мире уже более 40 лет.

Протокол Modbus, предназначенный для автоматизации технологических процессов, создания систем диспетчеризации, передачи и сбора данных, широко применяется на промышленных предприятиях разного назначения, где требуется организовать связь между разрозненными электронными устройствами.

Современная автоматизация выпускает большое количество датчиков, контроллеров и модулей, работающих на базе протокола Modbus RTU, который позволяет обеспечивать качественное управление оборудованием и контроль за его бесперебойным функционированием.

Modbus определяет правила общения устройств и предусматривает возможность передачи данных от ведущего устройства (контроллера) или мастера (master) и прием значений от ведомых слейвов (slave), например, датчиков, которые сами не могут инициировать связь. Мастер отправляет в шину связи сообщение определенного формата с указанным адресом нужного slave устройства, либо сообщение предназначено для всех устройств.

Протокол Modbus устанавливает регламент: длину и формат, конкретные значения элементов сообщения, а также контрольную сумму, используемую для проверки того, что сообщение дошло корректно. Устройство slave (датчик), на которое отправлено сообщение, может ответить мастеру, сообщив контроллеру об изменении своего состояния и выполняемых задачах. При отсутствии отклика от зависимых устройств мастер воспринимает это как сбой в работе устройств.

Модули Modbus ввода/вывода дискретных сигналов используются для расширения количества оборудования, подключаемого к ПЛК (программируемым контроллерам) и позволяют создавать распределённые системы управления, существенно увеличивая допустимое расстояние между ПЛК (программируемыми контроллерами) и датчиками или исполнительными механизмами.

Функции Modbus

Подавляющее большинство Modbus контроллеров используют только 3 функции.

Код функции	Название	Описание
03	READ HOLDING REGISTERS	Чтение значений одного или нескольких регистров хранения
06	FORCE SINGLE REGISTER	Запись в один регистр хранения
16	FORCE MULTIPLE REGISTERS	Последовательная запись нескольких регистров хранения

Использование протокола Modbus в сети RS-485: Modbus RTU, Modbus TCP

Осуществляя экспорт данных и создание связи между электронными устройствами, протокол сам по себе Modbus не регламентирует сами команды и используемую среду передачи данных. Поэтому используются различные версии связи по Modbus. Использование протокола Modbus позволяет реализовать один общий формат передачи сообщений в 3-х режимах: RTU, ASCII, TCP.

Для передачи сообщений на основании протокола связи Modbus RTU (Modbus Serial) используется несколько линий связи, среди них связь через изолированный интерфейс (порт) RS-485 (стандарт физического уровня), RS-422, RS-232, то есть связь кабелем «витая пара». Интерфейс RS-485 используется для расширения существующих систем с дополнительными ресурсами цифровых или аналоговых модулей ввода/вывода Modbus. наиболее эффективен и обеспечивает надежную передачу сообщений на промышленных производствах даже при наличии помех. В проводных системах автоматики и диспетчеризации «умный дом» связь по протоколу Modbus через порт RS-485 используется очень широко

Существует также протокол Modbus TCP, передающего сигнал через компьютерную сеть Ethernet или через интернет и Wi-Fi, где у каждого устройства есть IP адрес и порт. При этом используется TCP/IP соединение, делающее возможным связь между устройствами возможна на любом расстоянии. Modbus TCP представляет собой один из четырёх основных протоколов Modbus, который передает данные через TCP/IP соединение.

Протокол Modbus TCP обеспечивает обмен сообщениями между клиентами и сервером, при реализации данной модели передачи информации возможно только два типа сообщений: вопрос и ответ. В норме каждому запросу должен соответствовать свой ответ. В обмене сообщениями могут участвовать только 3 типа устройств: сервер; клиенты (ведомые устройства); устройства, обеспечивающие связь между элементами системы.

В системе, реализующей протокол Modbus TCP IP, может быть только одно ведущее устройство со статусом master, которое направляет команды и по очереди опрашивает все ведомые устройства. В качестве ведущего устройства выступает OPC Modbus TCP server.

Модули расширения Modbus TCP/IP чаще всего используются в системах управления, в которых центральными устройствами являются PLC или промышленные компьютеры, поэтому для связи используются интерфейс RS485 и протокол Modbus RTU.

Применение протокола Modbus ASCII и его преимущества

В протоколе Modbus ASCII информация передается преимущественно по линии связи RS-485. В данной системе обмен информации производится только с помощью ASCII-символов. При этом начало и окончание сообщения помечается специальными символами, так в начале сообщения помещается «:», а в конце CR/LF. Таким образом, происходит разграничение пакетов данных и не требуется заканчивать передачу каждого пакета данных выдержкой интервала тишины, как это происходит при передаче сообщений по протоколу RTU.

Протокол Modbus ASCII эффективно применяется при интеграции в систему модема. Поскольку модем не позволяет выдерживать интервалы тишины, вариант протокола Modbus ASCII, где для передачи сообщения используются только видимые символы и разделители, наиболее эффективное решение.

Протокол Modbus ASCII, как и другие версии протокола Modbus, работает по принципу главный-подчиненный, где в качестве главного устройства чаще всего выступает компьютер или конкретно Modbus ASCII OPC сервер, инициализирующий запросы, направляемые к подчинённым устройствам.

Последние в свою очередь откликаются на запрос от ведущего устройства, выполнением определенных действий или передачей информации. В качестве подчиненных устройств часто вступают контроллеры, при этом руководящее устройство может отправлять запросы отдельным контроллерам или же направить запрос выполнения конкретной команды всем устройствам одновременно.

Как реализуется передача сообщений в режиме ASCII?

При реализации данного протокола каждый байт информации передается парой ASCII-символов. При этом даже при возникновении паузы длительностью до 1 секунды между передачей символов сообщения принимающее устройство не распознаёт её как ошибку и сообщение может быть продолжено.

Для передачи данных по протоколу Modbus ASCII используется шестнадцатеричная система кодировки и ASCII-символы в пределах 0-9, A-F. Если пауза превышает более 1 секунды, контроллер воспринимает это как ошибку. Контроллеры типа 584 и 984A/B/X допускают прием сообщений без CR/LF окончания после контрольной суммы.

Структура типичного сообщения по протоколу Modbus ASCII

Старт Адрес Номер функции Данные Контрольная сумма Конец передачи

1 сим 2 сим 2 сим n сим 2 сим 2 сим : CR/LF

- Старт - начало сообщения;

- Адрес - идентификатор принимающего устройства;

- Номер функции – операция, которую требуется выполнить принимающим устройством;

- Данные – информация, объясняющая, как именно нужно выполнить запрошенную задачу и детализация номера функции;

- Контрольная сумма - необходима для обнаружения ошибок в пакете данных;

- Конец передачи – символы, означающие, что сообщение закончилось.

Интеграция систем и устройств, работающих по протоколу Modbus ASCII

При внедрении систем и устройств, работающих по данному протоколу, могут возникнуть сложности во взаимодействии данного оборудования с остальным оборудованием, установленным на производстве. Чтобы не допустить этот конфликт целесообразно использовать модульный OPC сервер «Xpert» производства СМИС Эксперт совместно с модулем Modbus.

Данный модуль обеспечивает взаимодействие протоколов RTU, ASCII и TCP. Данная программа призвана обеспечить не только продуктивную работу устройств, работающих на базе разных протоколов, она позволяет также записывать все полученные данные на сервер.

Подробнее узнать о работе модульного OPC сервера «Xpert», Modbus ASCII OPC и всех отдельных модулей, а также протестировать бесплатно их работу, Вы можете, обратившись к консультантам нашей компании.

Функции Modbus OPC Server

Назначение OPC сервера Modbus сводится к обеспечению связи с устройствами по каналам RTU, ASCII и TCP. Сам OPC сервер Modbus является Windows-приложением, которое устанавливается на компьютер. Теперь он может реализовать функции ведущего устройства. OPC Modbus TCP server направляет команды слейвам по чтению и записи данных.

Модуль Modbus СМИС Эксперт может поддерживать протоколы RTU, ASCII и TCP. OPC сервер Modbus TCP выполняет три ключевые функции:

- Чтение/запись значений, полученных от слейв-устройств в каналы базового приложения;

- Передача команд от master-устройства к подключенным клиентам;

- Определение работоспособности слейвов/

Модуль аналогового ввода Modbus в составе OPC-сервера

Модуль аналогового ввода Modbus представляет собой надежное и эффективное решение, которое обеспечивает качественную связь между устройствами, составляющими единую сеть. Это универсальное оборудование. Оно может быть интегрировано в качестве ведомого устройства, которое может быть опрошено любым контролирующим устройством в сети, выступающим в качестве «мастера», им может быть ПК, контроллер и т.д.

Также модули ввода-вывода Modbus RTU и Modbus TCP свободно могут интегрироваться в систему, которая находится под контролем OPC сервера «Xpert». Он представляет собой устройство типа «мастер», который может одновременно контролировать модуль ввода-вывода Modbus TCP и модуль ввода вывода Modbus RTU, а также другие модули, работающее на основе различных протоколов. Использование данного сервера особенно удобно на крупных промышленных объектах, где просто невозможно задействовать оборудование, работающее с использованием только одного протокола.

Области использования модуля ввода-вывода Modbus

Данные устройства могут использоваться как на промышленных предприятиях, так и для обеспечения коммуникаций между оборудованием, установленным в офисных, торговых, а также зданиях иного назначения.

В общих чертах области применения данных модулей сводятся к:

- автоматизации удаленного производственного оборудования, расположенного локально;

- организации систематического получения и отправки данных;

- обеспечение работы в автоматизированном режиме различных линий, участков на производстве (сборочные и конвейерные линии, станочные комплексы);

- установке удаленного диспетчерского контроля на обширных промышленных комплексах.

Модульный OPC-сервер XPERT. МОДУЛЬ MODBUS Версия 1.1.0.10

Аннотация

Настоящее руководство программиста содержит сведения для эксплуатации модуля Modbus, а, именно, информацию о назначении модуля, ее характеристиках, порядке обращения к программе и составе входных и выходных данных.

Содержание и оформление руководства программиста подготовлено в соответствии с ГОСТ 19.504-79.

1. Назначение и условия применения

Назначение программного модуля.

Модуль Modbus входит в состав программного комплекса модульный OPC сервер «XPERT» и предназначен для чтения/записи данных по протоколу Modbus.

Функции программы.

Модуль Modbus должен обеспечивать:

чтение/запись данных;

определение работоспособности устройств;

поддержку протоколов RTU, ASCII, TCP.

Технические требования.

Модуль предназначен для функционирования только в составе модульного OPC сервера «XPERT».

Требования к техническим средствам см.

«Руководство программиста модульный OPC сервер «XPERT».

2. Характеристики модуля

Структура программы и составные части.

Дополнительные файлы, создаваемые модулем:

STModbus.xml – содержит конфигурацию модуля. Создается в папке /Configure.

Основные характеристики.

Возможности программы:

Чтение данных с устройства Modbus.

Определение и передача данных о работоспособности устройств.

Поддержка протоколов:

Modbus ASCII Master - для обмена используются только ASCII символы. Для передачи данных преимущественно используются последовательные линии связи RS-48.5, RS-422, RS-232. Устройство выступает в качестве ведущего (инициирует запросы с ведомых устройств).

Modbus RTU Master - компактный двоичный вариант. Для передачи данных преимущественно используются последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232. Устройство выступает в качестве ведущего.

Modbus TCP Master - для передачи данных через TCP/IP соединение. Устройство выступает в качестве ведущего.

Modbus TCP Slave - для передачи данных через TCP/IP соединение. Устройство выступает в качестве ведомого (ждет запросов от ведущих устройств). Список поддерживаемых функций:

01 READ COIL STATUS. Получение текущего состояния (ON/OFF) группы логических ячеек.

02 READ INPUT STATUS. Получение текущего состояния (ON/OFF) группы дискретных входов.

03 READ HOLDING REGISTERS. Получение текущего значения одного или нескольких регистров хранения.

04 READ INPUT REGISTERS. Получение текущего значения одного или нескольких входных регистров.

05 FORCE SINGLE COIL. Изменение логической ячейки в состояние ON или OFF.

06 FORCE SINGLE REGISTER. Запись нового значения в регистр хранения.

15 FORCE MULTIPLE COILS. Изменение состояния (ON/OFF) нескольких последовательных логических ячеек.

16 FORCE MULTIPLE REGISTERS. Изменение значений нескольких последовательных регистров.

Как получить бесплатный Modbus OPC Server?

На нашем сайте вы можете скачать бесплатный Modbus OPC Server, обладающий всеми необходимыми функциями и возможностями. Это полнофункциональная демоверсия, которая работает ограничена количеством каналов. Этого вполне достаточно, чтобы протестировать Modbus OPC сервер бесплатно и решить, подходит ли он для работы с вашими устройствами.

Со всеми вопросами в отношении работы демоверсии Modbus OPC, покупки полноразмерной версии, а также того как скачать Modbus OPC вы можете обратиться к нашим сотрудникам по телефону, заполнив форум обратного звонка или связавшись с нами через форму обратной связи.