โปรโตคอล ModBus ในเราเตอร์อุตสาหกรรม

1. บทนำ
Modbus เป็นโปรโตคอลการร้องขอ-การตอบสนองที่อิงตามสถาปัตยกรรมมาสเตอร์/สเลฟหรือไคลเอนต์/เซิร์ฟเวอร์ ในความสัมพันธ์มาสเตอร์-สเลฟ การสื่อสารจะเกิดขึ้นเป็นคู่ อุปกรณ์ต้องเริ่มการร้องขอและรอการตอบสนอง อุปกรณ์เริ่มต้น (เรียกว่ามาสเตอร์) รับผิดชอบในการเริ่มการโต้ตอบแต่ละครั้ง โดยทั่วไป อุปกรณ์มาสเตอร์คือระบบ HMI หรือ SCADA และอุปกรณ์สเลฟคือเซ็นเซอร์ ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) หรือตัวควบคุมอัตโนมัติที่ตั้งโปรแกรมได้ (PAC) ในเครือข่าย Modbus มาตรฐานจะมีอุปกรณ์มาสเตอร์หนึ่งตัวและอุปกรณ์สเลฟสูงสุด 247 ตัว อุปกรณ์สเลฟแต่ละตัวจะมีที่อยู่อุปกรณ์สเลฟเฉพาะตั้งแต่ 1 ถึง 247 2. โปรโตคอล Modbus โดยละเอียด
ปัจจุบันโปรโตคอล Modbus ใช้สำหรับการสื่อสารแบบอนุกรมและอีเทอร์เน็ตเป็นหลัก สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม โปรโตคอลจะแบ่งย่อยเป็น Modbus RTU และ Mobus ASCII ซึ่งแตกต่างกันเล็กน้อยในรายละเอียดข้อมูลและโปรโตคอล สำหรับการเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ต โปรโตคอล Modbus TCP จะถูกนำมาใช้
2.1 โหมดการถ่ายโอนข้อมูล Modbus
1) Modbus RTU ใช้สำหรับการสื่อสารแบบอนุกรมและใช้ข้อมูลไบนารีสำหรับการสื่อสารผ่านโปรโตคอล รูปแบบ RTU ใช้การตรวจสอบความถูกต้องซ้ำซ้อนแบบวนซ้ำเป็นกลไกการตรวจสอบข้อผิดพลาดเพื่อให้แน่ใจถึงความน่าเชื่อถือของข้อมูล Modbus RTU เป็นการใช้งาน Modbus ที่พบได้บ่อยที่สุด ข้อความ Modbus RTU จะต้องส่งอย่างต่อเนื่องครั้งละหนึ่งข้อความโดยไม่มีการหยุดระหว่างอักขระ ข้อความ Modbus จะคั่นด้วยช่วงเวลาว่าง (เงียบ)
2) Modbus ASCII ยังใช้สำหรับการสื่อสารแบบอนุกรม โดยใช้ตัวอักษร ASCII เพื่อการสื่อสารโปรโตคอล รูปแบบ ASCII จะใช้การตรวจสอบความซ้ำซ้อนแบบยาว ข้อความ Modbus ASCII ระบุด้วยเครื่องหมายโคลอน (':') และฟีดบรรทัดท้าย (CR/LF) เป็นส่วนหัวและส่วนท้าย
3) Modbus TCP ใช้สำหรับการสื่อสารเครือข่าย TCP/IP บน Modbus โดยเชื่อมต่อที่พอร์ต 502 ไม่จำเป็นต้องคำนวณค่า checksum เนื่องจาก TCP/IP ได้จัดเตรียมการป้องกันค่า checksum ไว้ในเลเยอร์พื้นฐานแล้ว
2.2 ความแตกต่างระหว่าง Modbus ASCII, RTU, TCP
Modbus RTU และ Modbus ASCII ใช้โปรโตคอลเดียวกัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือไบต์ที่ส่งออกจะแสดงเป็นไบนารีใน RTU และเป็นข้อความที่อ่านได้ใน ASCII โปรดทราบว่าข้อความ RTU ไม่มีแฟล็กเริ่มต้นข้อความ และผู้รับการสื่อสารใช้เวลา "เงียบ" เพื่อกำหนดจุดเริ่มต้นของข้อความใหม่ ในขณะที่ ASCII มีแฟล็กเริ่มต้นข้อความ ข้อความไบนารีสั้นกว่า ASCII ดังนั้นในทางทฤษฎีแล้ว RTU จึงส่ง/รับได้เร็วกว่า ASCII
Modbus TCP สามารถเข้าใจได้โดยทั่วไปว่าเป็นโปรโตคอล Modbus RTU ที่ส่งผ่าน Ethernet TCP/IP โครงสร้างข้อมูล Modbus ถูกกำหนดโดยใช้เลเยอร์แอปพลิเคชันของโปรโตคอล TCP/IP โปรโตคอล TCP ใช้เพื่อให้แน่ใจว่าได้รับและส่งข้อมูลอย่างถูกต้อง ในขณะที่โปรโตคอล IP ประกอบด้วยข้อมูลที่อยู่และการกำหนดเส้นทาง คำสั่ง Modbus TCP จะถูกส่งผ่านโปรโตคอล TCP/IP คำสั่ง Modbus RTU ถูกจัดแพ็คเกจสำหรับการส่งข้อมูล ข้อดีของ Modbus TCP คือความสามารถในการใช้อุปกรณ์ Ethernet ทั่วไป
3. แอปพลิเคชัน ModBus ในอุปกรณ์เครือข่าย Jincan
อุปกรณ์ DTU, RTU และเราเตอร์อุตสาหกรรมเครือข่าย Jincan สามารถรองรับโปรโตคอล ModBus เพื่อรวบรวมข้อมูลเซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์ อัพโหลดไปยังเซิร์ฟเวอร์ระยะไกลผ่านเครือข่ายการสื่อสาร 5G/4G รองรับการส่งผ่านและการแปลงโปรโตคอล