Лекція 2.3 Мережеві технології для ПЛК

Представлений компанією Modicon в кінці 70-х років Modbus (скор. Від Modicon Bus) був розроблений спеціально для промислових контролерів. В ті часи фірмі (тепер це частина Schneider Electric) належала істотна частка ринку ПЛК і промислових контролерів, і було потрібно розробити надійний метод передачі даних між ними.

Modbus стала найуспішнішою шиною в історії, і тому було кілька причин. По-перше, простота і надійність. По-друге, вона поширюється на умовах ліцензії «роялті-фрі» та адмініструється сторонньою організацією (Modbus Organisation). По-третє, цей стандарт простий в обслуговуванні і використанні, і спосіб передачі даних не накладає серйозних обмежень на постачальників устаткування. Зараз Modbus існує в декількох різновидах:

Modbus RTU використовується для з'єднання SCADA-систем і RTU. Modbus TCP / IP використовується для з'єднання через порт 502. Крім того, Modbus використовується в змішаних мережах, а також легко поширюється і на мережі Ethernet.

Існують три основні реалізації протоколу Modbus, дві для передачі даних по послідовним лініях зв'язку, як мідним EIA / TIA-232-E (RS-232), EIA-422, EIA / TIA-485-A (RS-485), так і оптичним та радіо: Modbus RTU і Modbus ASCII, і для передачі даних по мережах Ethernet поверх TCP / IP: Modbus TCP.

Різниця між протоколами Modbus ASCII і Modbus RTU полягає в способі кодування символів. У режимі ASCII дані кодуються за допомогою таблиці ASCII, де кожному символу відповідає два байта даних. У режимі RTU дані передаються у вигляді 8-ми розрядних двійкових символів, що забезпечує більш високу швидкість передачі даних. ASCII допускає затримку до 1 секунди на відміну від RTU, де повідомлення повинні бути безперервними. Також режим ASCII має спрощену систему декодування і управління даними.

Протоколи сімейства Modbus (Modbus ASCII, Modbus RTU і Modbus TCP / IP) використовують один прикладний протокол, що дозволяє забезпечити їх сумісність. Максимальна кількість мережевих вузлів в мережі Modbus - 31. Протяжність ліній зв'язку та швидкість передачі даних залежить від фізичної реалізації інтерфейсу. Елементи мережі Modbus взаємодіють, використовуючи клієнт-серверну модель, засновану на транзакціях, що складаються з запиту і відповіді.

Зазвичай в мережі є тільки один клієнт, так званий, «головний» (англ. Master) пристрій, і кілька  «підлеглих» (slaves) пристроїв. Головне пристрій ініціює транзакції (передає запити). Підлеглі пристрої передають запитувані головним пристроєм дані, або виробляють запитувані дії. Головний може адресуватися індивідуально до підлеглого або ініціювати передачу широкомовного повідомлення для всіх підлеглих пристроїв. Підлеглий пристрій формує повідомлення і повертає його у відповідь на запит, адресований саме йому.

Підлеглий пристрій не може самостійно ініціювати передачу інформації або запитувати будь-які відомості у інших пристроїв, робота мережі будується тільки за принципом "запит-відповідь". Цей майстер може так само видати широкомовна (broadcast) запит, адресований всіх пристроїв в мережі, в такому випадку у відповідь сполучення не надсилається.