Protocollo ModBus nei router industriali

1. Introduzione
Modbus è un protocollo di tipo richiesta-risposta basato su un'architettura master/slave o client/server. In una relazione master-slave, la comunicazione avviene a coppie. Un dispositivo deve avviare una richiesta e attendere una risposta. Il dispositivo di avvio (chiamato master) è responsabile dell'avvio di ciascuna interazione. In genere, il dispositivo master è un sistema HMI o SCADA e i dispositivi slave sono sensori, controllori logici programmabili (PLC) o controllori di automazione programmabili (PAC). In una rete Modbus standard, è presente un dispositivo master e fino a 247 dispositivi slave. Ogni dispositivo slave ha un indirizzo univoco da 1 a 247. 2. Protocollo Modbus in dettaglio
Attualmente, il protocollo Modbus è utilizzato principalmente per le connessioni seriali ed Ethernet. Per le connessioni seriali, si suddivide in Modbus RTU e Modbus ASCII, che differiscono leggermente nei dettagli dei dati e del protocollo. Per le connessioni Ethernet, viene utilizzato Modbus TCP.
2.1 Modalità di trasferimento dati Modbus
1) Modbus RTU viene utilizzato per la comunicazione seriale e utilizza dati binari per la comunicazione di protocollo. Il formato RTU utilizza checksum di ridondanza ciclica come meccanismo di controllo degli errori per garantire l'affidabilità dei dati. Modbus RTU è l'implementazione più comune di Modbus. Un messaggio Modbus RTU deve essere trasmesso ininterrottamente, uno alla volta, senza pause tra i caratteri. I messaggi Modbus sono separati da periodi di inattività (silenziosi).
2) Il Modbus ASCII è utilizzato anche per la comunicazione seriale, utilizzando caratteri ASCII per la comunicazione del protocollo. Il formato ASCII utilizza un checksum di ridondanza longitudinale. I messaggi Modbus ASCII sono identificati da due punti (':') e da un avanzamento di riga finale (CR/LF) come intestazione e piè di pagina.
3) Modbus TCP viene utilizzato per la comunicazione di rete TCP/IP su Modbus, connettendosi sulla porta 502. Non ha bisogno di calcolare i checksum, poiché TCP/IP fornisce già la protezione tramite checksum nel livello sottostante.
2.2 Differenze tra Modbus ASCII, RTU, TCP
Modbus RTU e Modbus ASCII utilizzano lo stesso protocollo. L'unica differenza è che i byte trasmessi vengono presentati come binari in RTU e come testo leggibile in ASCII. Si noti che i messaggi RTU non hanno un flag di inizio testo e il destinatario della comunicazione utilizza un tempo di "quiete" per determinare l'inizio di un nuovo messaggio, mentre ASCII ha un flag di inizio testo. I messaggi binari sono più corti di ASCII, quindi teoricamente RTU è più veloce da trasmettere/ricevere rispetto ad ASCII.
Modbus TCP può essere sostanzialmente inteso come il protocollo Modbus RTU trasmesso tramite Ethernet TCP/IP. Le strutture dati Modbus sono definite utilizzando il livello applicativo del protocollo TCP/IP. Il protocollo TCP viene utilizzato per garantire la corretta ricezione e invio dei dati, mentre il protocollo IP contiene informazioni su indirizzo e routing. I comandi Modbus TCP vengono trasmessi tramite il protocollo TCP/IP. I comandi Modbus RTU sono impacchettati per la trasmissione. Il vantaggio di Modbus TCP è la possibilità di utilizzare dispositivi Ethernet generici.
3. Applicazioni ModBus nei dispositivi di rete Jincan
I dispositivi Jincan Network DTU, RTU e router industriali possono supportare il protocollo ModBus per raccogliere dati da sensori o dispositivi, caricandoli sul server remoto tramite la rete di comunicazione 5G/4G, supportando passthrough e conversione di protocollo.