بروتوكول ModBus في أجهزة التوجيه الصناعية

1. المقدمة
Modbus هو بروتوكول طلب-استجابة قائم على بنية رئيسية/تابعة أو عميل/خادم. في علاقة رئيسية-تابعة، يحدث الاتصال في أزواج. يجب على الجهاز بدء الطلب ثم انتظار الرد. الجهاز المُبادر (يُسمى الرئيسي) مسؤول عن بدء كل تفاعل. عادةً ما يكون الجهاز الرئيسي نظام HMI أو SCADA، والأجهزة التابعة هي أجهزة استشعار أو وحدات تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLCs) أو وحدات تحكم أتمتة قابلة للبرمجة (PACs). في شبكة Modbus القياسية، يوجد جهاز رئيسي واحد وما يصل إلى 247 جهازًا تابعًا. لكل جهاز تابع عنوان فريد من 1 إلى 247. 2. بروتوكول Modbus بالتفصيل
يُستخدم بروتوكول modbus حاليًا بشكل رئيسي للاتصالات التسلسلية والإيثرنت. في الاتصالات التسلسلية، يُقسّم إلى modbus RTU وmobus ASCII، ويختلفان اختلافًا طفيفًا في البيانات وتفاصيل البروتوكول. أما في اتصالات الإيثرنت، فيُستخدم modbus TCP.
2.1 أوضاع نقل بيانات Modbus
١) يُستخدم Modbus RTU للاتصالات التسلسلية، ويستخدم البيانات الثنائية لاتصالات البروتوكول. يستخدم تنسيق RTU مجموعات اختبار التكرار الدوري كآلية للتحقق من الأخطاء لضمان موثوقية البيانات. يُعد Modbus RTU التطبيق الأكثر شيوعًا لـ Modbus. يجب إرسال رسالة Modbus RTU باستمرار، واحدة تلو الأخرى، دون توقف بين الأحرف. تُفصل رسائل Modbus بفترات سكون.
2) يستخدم Modbus ASCII أيضًا للاتصالات التسلسلية، باستخدام أحرف ASCII لاتصالات البروتوكول. يستخدم تنسيق ASCII مجموع اختباري للتكرار الطولي. يتم التعرف على رسائل modbus ASCII بواسطة النقطتين (':') وتغذية السطر النهائي (CR/LF) كرأس وتذييل.
3) يستخدم Modbus TCP لاتصالات شبكة TCP/IP على Modbus، والاتصال على المنفذ 502. ولا يحتاج إلى حساب مجموعات الاختبار، حيث يوفر TCP/IP بالفعل حماية مجموعات الاختبار في الطبقة الأساسية.
2.2 الاختلافات بين Modbus ASCII وRTU وTCP
يستخدم Modbus RTU وModbus ASCII البروتوكول نفسه. الفرق الوحيد هو أن البايتات المرسلة تُعرض كثنائية في RTU وكنص مقروء في ASCII. تجدر الإشارة إلى أن رسائل RTU لا تحتوي على علامة بداية النص، ويستخدم مستقبل الاتصال وقت "هادئ" لتحديد بداية الرسالة الجديدة، بينما يحتوي ASCII على علامة بداية النص. الرسائل الثنائية أقصر من ASCII، لذا نظريًا، RTU أسرع في الإرسال والاستقبال من ASCII.
يمكن فهم بروتوكول Modbus TCP بشكل أساسي على أنه بروتوكول Modbus RTU المنقول عبر Ethernet TCP/IP. تُعرّف هياكل بيانات Modbus باستخدام طبقة التطبيق الخاصة ببروتوكول TCP/IP. يُستخدم بروتوكول TCP لضمان استلام البيانات وإرسالها بشكل صحيح، بينما يحتوي بروتوكول IP على معلومات العنوان والتوجيه. تُنقل أوامر Modbus TCP عبر بروتوكول TCP/IP. أوامر Modbus RTU مُعدّة للإرسال. ميزة Modbus TCP هي إمكانية استخدام أجهزة Ethernet عامة.
3. تطبيقات ModBus في أجهزة شبكة Jincan
يمكن لأجهزة Jincan Network DTU وRTU وأجهزة التوجيه الصناعية دعم بروتوكول ModBus لجمع بيانات المستشعر أو الجهاز، وتحميلها إلى الخادم البعيد من خلال شبكة الاتصالات 5G/4G، ودعم المرور وتحويل البروتوكول.