Modbus FAQ: O Organizacji Modbus
Kim jest Organizacja Modbus?
Organizacja Modbus jest niezależną, opartą na członkach, organizacją non-profit (działającą jako liga biznesowa zgodnie z amerykańskim kodem podatkowym 501 (c) 6). Jest to grupa niezależnych użytkowników i dostawców urządzeń automatyki, która dąży do popularyzacji protokołu komunikacyjnego Modbus i jego ewolucji w kierunku architektury rozproszonych systemów automatyki w wielu segmentach rynku. Modbus Organization zapewnia infrastrukturę do pozyskiwania i udostępniania informacji o protokołach, ich zastosowaniach i certyfikacji urządzeń, aby ułatwić użytkownikom ich wdrażanie. Modbus Organization i jej firmy członkowskie będą napędzać ewolucję protokołu Modbus TCP/IP.
Jakie są relacje między Modbus, Modbus Organization i Schneider Electric?
Modicon, obecnie Schneider Electric, wprowadził protokół Modbus na rynek w 1979 roku. Schneider Automation wspierał i utrzymywał stronę Modbus w przeszłości. Rozumiejąc ważną rolę, jaką ma do odegrania na rynku, Schneider Electric pomógł w rozwoju niezależnej organizacji społeczności deweloperów i użytkowników: The Modbus Organization.
Czy mogę dołączyć do Modbus Organization?
Do przystąpienia do Modbus Organization zachęca się osoby indywidualne i instytucje. W aplikacji przedstawiono kategorie członkostwa oraz związane z nimi korzyści i obowiązki. W razie pytań prosimy o kontakt.
Czy są jakieś szczególne branże, które mogą odnieść korzyści z używania protokołu Modbus?
Modbus nie jest specyficzny dla danej branży i jest używany w wielu gałęziach przemysłu. Wspólnym mianownikiem jest struktura komunikatów obsługiwana przez wszystkie urządzenia. W odpowiedzi na zapotrzebowanie klientów, przemysł półprzewodnikowy wdrożył standard komunikacji sieciowej i protokół przesyłania komunikatów obiektowych z wykorzystaniem protokołu Modbus TCP/IP. Dzięki temu czujniki zgodne z SEMI Sensor Bus mogą komunikować się między sobą za pomocą protokołu Modbus TCP/IP.
Modbus FAQ: O protokole
Co to jest protokół Modbus®?
Protokół Modbus to struktura przesyłania komunikatów opracowana przez firmę Modicon w 1979 roku. Służy do nawiązywania komunikacji klient-serwer między inteligentnymi urządzeniami. Jest to de facto standard, prawdziwie otwarty i najczęściej stosowany protokół sieciowy w środowisku produkcji przemysłowej. Został zaimplementowany przez setki producentów w tysiącach różnych urządzeń do przesyłania danych dyskretnych/analogowych we/wy oraz danych rejestrowych pomiędzy urządzeniami sterującymi. Jest to lingua franca lub wspólny mianownik pomiędzy różnymi producentami. W jednym z raportów nazwano go „standardem de facto w integracji wielu producentów”. Analitycy branżowi odnotowali ponad 7 milionów węzłów Modbus w samej Ameryce Północnej i Europie.
Gdzie wykorzystywany jest Modbus ®?
Modbus jest używany w wielu aplikacjach klient-serwer do monitorowania i programowania urządzeń; do komunikacji między urządzeniami inteligentnymi a czujnikami i przyrządami; do monitorowania urządzeń polowych za pomocą komputerów PC i interfejsów HMI. Modbus jest również idealnym protokołem dla aplikacji RTU, gdzie wymagana jest komunikacja bezprzewodowa. Z tego powodu jest on używany w niezliczonych aplikacjach związanych z gazem, ropą naftową i podstacjami. Ale Modbus to nie tylko protokół przemysłowy. Z jego zalet korzystają również aplikacje budowlane, infrastrukturalne, transportowe i energetyczne.
Co to jest protokół Modbus TCP/IP?
TCP/IP jest wspólnym protokołem transportowym Internetu i jest w rzeczywistości zestawem protokołów warstwowych, zapewniających niezawodny mechanizm transportu danych między maszynami. Ethernet stał się de facto standardem w korporacyjnych systemach korporacyjnych, więc nie jest zaskoczeniem, że stał się również de facto standardem dla sieci fabrycznych. Ethernet nie jest nową technologią. Dojrzał do tego stopnia, że koszt wdrożenia tego rozwiązania sieciowego spadł do poziomu, w którym jego koszt jest współmierny z kosztem dzisiejszych autobusów polowych.
Użycie Ethernet TCP/IP w fabryce pozwala na prawdziwą integrację z korporacyjnym intranetem i systemami MES, które obsługują fabrykę. Aby przenieść Modbus w XXI wiek, w 1999 r. opracowano otwartą specyfikację Modbus TCP/IP. Specyfikacja protokołu i podręcznik wdrażania są dostępne do pobrania (www.modbus.org/specs).
Połączenie uniwersalnej, skalowalnej i wszechobecnej sieci fizycznej (Ethernet) z uniwersalnym standardem sieciowym (TCP/IP) i neutralną dla producenta reprezentacją danych sprawia, że Modbus jest prawdziwie otwartą, dostępną siecią wymiany danych procesowych. Jest prosty do wdrożenia w każdym urządzeniu obsługującym gniazda TCP/IP.
Gdzie jest używany Modbus TCP/IP?
Modbus TCP/IP stał się wszechobecny dzięki swojej otwartości, prostocie, niskim kosztom rozwoju i minimalnej ilości sprzętu wymaganego do jego obsługi. Na rynku dostępnych jest kilkaset urządzeń Modbus TCP/IP, a każdego roku powstają kolejne. Służy do wymiany informacji między urządzeniami, ich monitorowania i programowania. Służy również do zarządzania rozproszonymi We/Wy, będąc preferowanym protokołem przez producentów tego typu urządzeń.
Dlaczego powinienem używać Modbus TCP/IP?
Jeśli chodzi o wybór sieci dla Twojego urządzenia, Modbus TCP/IP oferuje kilka istotnych zalet:
- Prostota: Modbus TCP/IP po prostu wykorzystuje zestaw instrukcji Modbus i owija wokół niego protokół TCP/IP. Jeśli masz już sterownik Modbus i rozumiesz Ethernet oraz gniazda TCP/IP, możesz mieć sterownik działający i komunikujący się z komputerem w ciągu kilku godzin. Koszty rozwoju są wyjątkowo niskie. Wymagany jest minimalny sprzęt, a rozwój jest łatwy pod każdym systemem operacyjnym.
- Standardowy Ethernet: Nie są wymagane żadne egzotyczne chipsety i można użyć standardowych kart PC Ethernet do rozmowy z nowo wdrożonym urządzeniem. Ponieważ koszt Ethernetu spada, korzystasz z obniżki ceny sprzętu, a ponieważ wydajność wzrasta z 10 do 100 Mb, a wkrótce do 1 Gb, Twoja technologia przesuwa się wraz z nią, chroniąc Twoją inwestycję. Nie jesteś już przywiązany do jednego dostawcy, ale korzystasz z tysięcy programistów, którzy czynią Ethernet i Internet narzędziami sieciowymi przyszłości. Ten wysiłek został odpowiednio uzupełniony przez przydzielenie dobrze znanego portu Ethernet 502 dla protokołu Modbus TCP/IP.
- Open: Protokół Modbus został przekazany przez Schneider Electric do Modbus Organization w kwietniu 2004 roku, sygnalizując zobowiązanie do otwartości. Specyfikacja jest dostępna do pobrania bezpłatnie i nie są wymagane żadne późniejsze opłaty licencyjne za używanie protokołów Modbus lub Modbus TCP/IP. Dodatkowy przykładowy kod, przykłady implementacji i diagnostyka są dostępne w pakiecie narzędziowym Modbus TCP, bezpłatnym dla członków Modbus Organization i dostępnym do nabycia dla osób nie będących członkami
- Dostępność wielu urządzeń: Interoperacyjność między urządzeniami różnych producentów i zgodność z dużą zainstalowaną bazą urządzeń zgodnych z Modbusem sprawia, że Modbus jest doskonałym wyborem.
Jak wdrożyć urządzenie Modbus TCP/IP?
Aby wdrożyć urządzenie Modbus ® TCP/IP, należy pobrać ze strony internetowej specyfikację protokołu Modbus TCP/IP oraz przewodnik wdrażania Modbus TCP/IP. Należy również zrozumieć podstawy implementacji sterownika TCP. Do przetestowania sterownika potrzebne są co najmniej dwa urządzenia: serwer i klient do wymiany informacji. Mogą to być dwa komputery PC rozmawiające ze sobą przy użyciu standardowych kart Ethernet, lub komputer PC rozmawiający z czujnikiem lub urządzeniem z wbudowanym mikrokomputerem.
Czy mogę używać Modbus TCP/IP przez Internet?
Modbus TCP/IP jest protokołem internetowym. Fakt, że TCP/IP jest protokołem transportowym Internetu, oznacza automatycznie, że Modbus TCP/IP może być używany w Internecie. Został on zaprojektowany tak, aby osiągnąć ten cel. W praktyce oznacza to, że urządzenie Modbus TCP/IP zainstalowane w Europie może być adresowane przez Internet z dowolnego miejsca na świecie. Implikacje dla dostawcy sprzętu lub użytkownika końcowego są nieograniczone. Wykonywanie czynności konserwacyjnych i naprawczych na zdalnych urządzeniach przy użyciu komputera i przeglądarki obniża koszty pomocy technicznej i poprawia obsługę klienta. Zalogowanie się do systemu sterowania elektrowni z domu pozwala inżynierowi utrzymania ruchu zmaksymalizować czas pracy elektrowni i skrócić czas pracy w terenie. Zarządzanie systemami rozproszonymi geograficznie staje się łatwe przy użyciu komercyjnie dostępnych technologii internetowych/intranetowych.
Czy istniejące urządzenia Modbus mogą komunikować się przez Modbus TCP/IP?
Ponieważ Modbus TCP/IP to po prostu protokół Modbus z opakowaniem TCP, komunikacja przez Modbus TCP/IP jest bardzo prosta dla istniejących urządzeń Modbus. Wymagane jest urządzenie typu gateway, które zamieni obecną warstwę fizyczną (RS232, RS485 lub inne) na Ethernet i zamieni protokół Modbus na Modbus TCP/IP. Takie urządzenie bramowe może być zaimplementowane na komputerze PC. Komercyjne produkty do tego celu są dostępne od kilku różnych producentów. Baza danych urządzeń Modbus może pomóc w identyfikacji bramek i innych urządzeń Modbus.
Jakiej wydajności mogę oczekiwać od systemu Modbus TCP/IP?
Wydajność zależy od sieci i sprzętu. Jeśli używasz Modbus TCP/IP przez Internet, nie uzyskasz lepszych czasów odpowiedzi niż typowe dla Internetu. Jednak w przypadku komunikacji w celu usuwania błędów i konserwacji może to być całkowicie wystarczające i uchronić Cię przed koniecznością złapania samolotu lub udania się na miejsce w niedzielę rano!
W przypadku wydajnej sieci intranetowej z szybkimi przełącznikami Ethernet gwarantującymi wydajność sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Teoretycznie Modbus TCP/IP przenosi dane z prędkością do 250/(250+70+70) lub około 60-procentową wydajnością przy masowym przesyłaniu rejestrów. Ponieważ 10BaseT Ethernet przenosi około 1.25 Mbps raw, teoretyczna przepustowość wynosi 1.25M/2 * 60% = 360000 rejestrów na sekundę, a prędkość 100BaseT jest 10 razy większa.
Zakłada się, że używasz urządzeń, które mogą obsługiwać Ethernet tak szybko, jak dostępne pasmo. Testy praktyczne przeprowadzone przez Schneider Electric na sterowniku PLC MOMENTUM™ Ethernet z Ethernet I/O wykazały, że do 4000 baz I/O może być skanowanych na sekundę, każda baza I/O ma do 16 12-bitowych analogowych I/O lub 32 dyskretne I/O. Cztery bazy mogą być aktualizowane w ciągu jednej milisekundy. Jest to wynik poniżej teoretycznego limitu wyliczonego powyżej, jednak należy pamiętać, że testowane urządzenie pracowało tylko z procesorem 80186 pracującym z częstotliwością 50 MHz o efektywnej mocy obliczeniowej 3 MIPS (w porównaniu do 700 MIPS Pentium 500 MHz). Mimo to, wyniki te są szybsze niż stosowane dotychczas autorskie metody skanowania I/O. Ponieważ procesory low-end stają się coraz tańsze, urządzenia typu Momentum będą gonić teoretyczną granicę, choć nigdy jej nie osiągną, ponieważ granica ta będzie przesuwana dalej dzięki 1 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, itd. Porównaj to z innymi magistralami polowymi, które z natury utknęły na jednej prędkości.
Jak uzyskać pomoc techniczną dla protokołów Modbus i Modbus TCP/IP?
Jeśli zakupiłeś produkt, który obsługuje jakikolwiek protokół Modbus, powinieneś skontaktować się z jego dostawcą w celu uzyskania pomocy technicznej. Jeśli masz ogólne pytanie dotyczące protokołu Modbus, skorzystaj z forum dyskusyjnego Modbus, aby uzyskać odpowiedź. Organizacja Modbus nie oferuje jeszcze wsparcia technicznego.