Modbus RTU (1032043)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ВЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРАВиктор ДенисенкоПротоколы и сети Modbusи Modbus TCPM ODBUS :90ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯПротокол Modbus и одноимённая сеть [14] являютсясамыми распространёнными в мире среди протоколов исетей. Несмотря на свой возраст (Modbus стал стандартомдефакто ещё в 1979 году) он не только не устарел, но, наоборот, демонстрирует существенно возросшее количествоориентированных на него новых разработок и увеличивающийся объём организационной поддержки протокола.Миллионы Modbusустройств по всему миру продолжаютуспешно работать, обновляются версии описания протокола [2].Одним из главных преимуществ Modbus является отсутствие необходимости в специальных интерфейсных контроллерах (PROFIBUS и CAN требуют для своей реализации заказных микросхем), также к преимуществам следуетпричислить простоту программной реализации и элегантность принципов функционирования.

Всё это снижает затраты на освоение стандарта как системными интеграторами, так и разработчиками контроллерного оборудования.Высокая степень открытости протокола обеспечиваетсяполностью бесплатными текстами стандартов, которыеможно скачать с сайта www.modbus.org.В России Modbus по распространённости конкурируеттолько с PROFIBUS. Популярность протокола в настоящеевремя объясняется, прежде всего, совместимостью с большим количеством оборудования, которое поддерживаетпротокол Modbus.

Кроме того, Modbus имеет высокую достоверность передачи данных, связанную с применениемнадёжного метода контроля ошибок. Modbus позволяетунифицировать команды обмена благодаря стандартизации номеров (адресов) регистров и функций их чтениязаписи.Основным недостатком Modbus является сетевой обменпо типу «ведущий–ведомый», что не позволяет ведомымустройствам передавать данные по мере их появления и поэтому требует интенсивного опроса ведомых устройств ведущим.Разновидностями Modbus выступают Modbus Plus [4],представляющий собой многомастерный протокол с кольцевой передачей маркера, и протокол Modbus TCP [5], рассчитанный на использование в сетях Ethernet и Интернет.Протокол Modbus имеет два режима передачи: RTU(remote terminal unit – удалённое терминальное устройство) и ASCII.

Стандарт предусматривает, что режим RTUв протоколе Modbus должен присутствовать обязательно, арежим ASCII является опционным. Пользователь можетвыбирать любой из них, но все модули, включённые в сетьModbus, должны иметь один и тот же режим передачи.Мы рассмотрим только протокол Modbus RTU, поскольку Modbus ASCII в России практически не используется.Отметим, что Modbus ASCII нельзя путать с частнофирwww.cta.ruменным протоколом DCON, который используется в модулях фирм Advantech и ICP DAS и не соответствует стандарту Modbus.Стандарт Modbus предусматривает применение физического интерфейса RS485, RS422 или RS232.

Наиболеечасто применяемым для организации промышленной сетиявляется 2проводной интерфейс RS485. Для соединенийточка–точка может быть использован интерфейс RS232или RS422.В стандарте Modbus имеются требования обязательные,рекомендуемые и опционные (необязательные). Существуеттри степени соответствия стандарту: полностью соответствует (когда протокол соответствует всем обязательным ивсем рекомендуемым требованиям), условно соответствует(когда протокол соответствует только обязательным требованиям и не соответствует рекомендуемым) и не соответствует.Модель OSI протокола Modbus содержит три уровня: физический, канальный и прикладной (табл. 1).Ф ИЗИЧЕСКИЙУРОВЕНЬВ новых разработках на основе Modbus стандарт рекомендует использовать интерфейс RS485 с двухпроводнойлинией передачи, но допускается применение четырёхпроводной линии и интерфейса RS232.Modbusшина должна состоять из одного магистральногокабеля, от которого могут быть сделаны отводы.

Магистральный кабель Modbus должен содержать 3 проводника в общемэкране, два из которых представляют собой витую пару, а третий соединяет общие («земляные») выводы всех интерфейсовRS485 в сети. Общий провод и экран должны быть заземлены в одной точке, желательно около ведущего устройства.Устройства могут подключаться к кабелю тремя способами:● непосредственно к магистральному кабелю;● через пассивный разветвитель (тройник);● через активный разветвитель, содержащий развязывающий повторитель интерфейса.Таблица 1Модель OSI для ModbusНОМЕРУРОВНЯНАЗВАНИЕ УРОВНЯРЕАЛИЗАЦИЯ7ПрикладнойModbus application protocol6Уровень представленияНет5СеансовыйНет4ТранспортныйНет3СетевойНет2Канальный (передачиданных)Протокол «ведущий–ведомый».Режимы RTU и ASCII1ФизическийRS#485 или RS#232© СТА-ПРЕСССТА 4/2010В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРАВ документации на устройство и на разветвитель должныбыть указаны наименования подключаемых цепей.На каждом конце магистрального кабеля должны бытьустановлены резисторы для согласования линии передачи,как это требуется для интерфейса RS485.

В отличие отRS485 наличие терминальных резисторов в соответствиисо стандартом Modbus является обязательным независимо от скорости обмена. Их номинал может быть равным150 Ом при мощности 0,5 Вт. Терминальные резисторы,а также резисторы, устраняющие неопределённость состояния линии при высокоомном состоянии передатчиков,устанавливаются так же, как и в других сетях на основе физического интерфейса RS485.

Стандарт требует, чтобы вруководствах по эксплуатации устройств Modbus было сказано, имеются ли указанные резисторы внутри устройстваили их необходимо устанавливать при монтаже сети. Еслитребуются внешние резисторы, то они должны иметь номинал в интервале от 450 до 650 Ом и быть установленытолько в одном месте в пределах каждого сегмента сети(сегментами считаются части сети между повторителямиинтерфейса).Modbusустройство обязательно должно поддерживатьскорости обмена 9600 и 19 200 бит/с, из них 19 200 бит/с устанавливается по умолчанию. Допускаются также скорости1200, 2400, 4800, ...

38 400 бит/с, 65 и 115 кбит/с, ...Скорость передачи должна выдерживаться в передатчикес погрешностью не хуже 1%, а приёмник должен принимать данные при отклонении скорости передачи до 2%.Сегмент сети, не содержащий повторителей интерфейса,должен допускать подключение до 32 устройств, однако ихколичество может быть увеличено, если это допустимо исходя из нагрузочной способности передатчиков и входногосопротивления приёмников, которые должны быть приведены в документации на интерфейсы. Указание этих параметров в документации является обязательным требованием стандарта.Максимальная длина магистрального кабеля при скорости передачи 9600 бит/с и сечении жил более 0,13 мм2(AWG 26) составляет 1 км.

Отводы от магистрального кабеля не должны быть длиннее 20 м. При использовании многопортового пассивного разветвителя с N отводами длинакаждого отвода не должна превышать значения 40/N м.Modbus не устанавливает конкретных типов разъёмов, ноесли используются разъёмы RJ45, miniDIN или Dshell,они должны быть экранированными, а цоколёвки должнысоответствовать стандарту.Для минимизации ошибок при монтаже рекомендуетсяиспользовать провода следующих цветов: жёлтый – дляположительного вывода RS485 (на котором устанавливается логическая 1, когда через интерфейс выводится логическая 1), коричневый – для второго вывода интерфейсаRS485, серый – для общего провода.Типовым сечением кабеля является AWG 24 (0,2 мм2,диаметр провода 0,51 мм).

При использовании кабеля категории 5 его длина не должна превышать 600 м. Волновоесопротивление кабеля желательно выбирать более 100 Ом,особенно для скорости обмена более 19 200 бит/с.К АНАЛЬНЫЙОписание кадра (фрейма) протокола ModbusВ протоколе Modbus RTU сообщение начинает восприниматься как новое после паузы (тишины) на шине длительностью не менее 3,5 шестнадцатеричных символов(14 бит), то есть величина паузы в секундах зависит от скорости передачи.Формат кадра показан на рис. 1.

Поле адреса всегда (даже в ответах на команду, посланную ведущим) содержиттолько адрес ведомого устройства. Благодаря этому ведущее устройство знает, от какого модуля пришёл ответ.ADUАдрес1 байтУРОВЕНЬКод функции1 байтДанные0…255 байтКонтрольная сумма2 байтPDUРис. 1. Формат кадра протокола Modbus RTU:PDU (protocol data unit) – элемент данных протокола;ADU (application data unit) – элемент данных приложенияПоле «Код функции» говорит модулю о том, какое действиенужно выполнить.Поле «Данные» может иметь произвольное количествобайтов в диапазоне от 0 до 255.

В нём может содержаться информация о параметрах, используемых в запросах контроллера или ответах модуля.Поле «Контрольная сумма» содержит контрольную сумму CRC длиной 2 байта.Структура данных в режиме RTUВ режиме RTU данные передаются младшими разрядамивперёд (рис. 2).По умолчанию в режиме RTU бит паритета устанавливают равным 1, если количество двоичных единиц в байте нечётное, и равным 0, если оно чётное. Такой паритет называют чётным (even parity), а метод контроля называютконтролем чётности.При чётном количестве двоичных единиц в байте бит паритета может быть равен 1. В этом случае говорят, что паритет является нечётным (odd parity).СтартовыйбитПротокол Modbus предполагает, что только одно ведущее устройство (контроллер) и до 247 ведомых (модулейвводавывода) могут быть объединены в промышленнуюСТА 4/2010сеть. Обмен данными всегда инициируется ведущим.

Ведомые устройства никогда не начинают передачу данных,пока не получат запрос от ведущего. Также ведомые устройства не могут обмениваться данными друг с другом.Поэтому в любой момент времени в сети Modbus можетпроисходить только один акт обмена.Адреса с 1 по 247 являются адресами Modbusустройств всети, а с 248 по 255 зарезервированы. Ведущее устройствоне должно иметь адреса, и в сети не должно быть двух устройств с одинаковыми адресами.Ведущее устройство может посылать запросы всем устройствам одновременно (широковещательный режим) илитолько одному.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов учебной работы