‫مدهای ارتباط مدباس‫

‫سه نوع مد ارتباطی در مدباس داریم:‫

• RTU (Remote Terminal Unit)
• ASCII (American Standard Code for Information Interchange)
• TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

انواع پروتکل Modbus

انواع مختلفی از پروتکل Modbus وجود دارد. اصلی ترین آنها عبارتند از:

Modbus RTU

Modbus RTU (Remote Terminal Unit) یک پیاده سازی باینری از پروتکل Modbus است. معمولاً از طریق ارتباط سریال استفاده می‌شود و به خاطر قابلیت فشرده بودن اطلاعات معروف است که باعث کارآمدی و سرعت بیشتر ارتباط می‌شود. این قابلیت اجرای آن را در دستگاه های سخت افزاری ساده و بهینه می کند. ارتباطات تحت این پروتکل از رابط های فیزیکی مانند RS-485 یا RS-232 استفاده می کند.

Modbus RTU over TCP ترکیبی از پروتکل های Modbus RTU و Modbus TCP است. علیرغم اینکه اترنت رسانه فیزیکی است، انتقال داده در این حالت از فرمت RTU پیروی می کند. مزیت قابل توجه این ترکیب، امکان قرار دادن سیستم های مبتنی بر RTU از قبل موجود در شبکه اترنت، با حداقل به روز رسانی سخت افزاری است.

در نتیجه، طراحان معمولاً هنگام گسترش سیستمهای کنترلی از این پروتکل متوسل می‌شوند و سعی می‌کنند تا حد امکان از دستگاه‌ها و تجهیزات موجود استفاده کنند.

Modbus ASCII

Modbus ASCII (American Standard Code for Information Interchange) یک پیاده سازی ASCII از پروتکل Modbus است. نسبت به Modbus RTU کارایی کمتری دارد، اما استفاده و عیب یابی آن آسان تر است زیرا از کاراکترهای قابل خواندن توسط انسان استفاده می کند.

Modbus TCP/IP

Modbus TCP/IP نسخه ای از پروتکل Modbus است که روی شبکه های TCP/IP استفاده می شود. این امکان برقراری ارتباط در فواصل طولانی و بین شبکه های مختلف را فراهم می کند.

Modbus UDP

Modbus UDP  (User Datagram Protocol) نسخه ای از پروتکل Modbus است که از پروتکل انتقال UDP استفاده می کند. Modbus TCP/IP نسبت به Modbus UDP قابل اعتمادتر است زیرا Modbus UDP تحویل یا ترتیب صحیح بسته ها را تضمین نمی کند، اما سریعتر است و به پهنای باند کمتری نیاز دارد.

مدباس پلاس

Modbus Plus (MB+ یا Modbus+) یک نوع اختصاصی از پروتکل Modbus است که توسط Schneider Electric معرفی شده است. این یک پروتکل ارتباطی همتا به همتا (peer-to-peer) است که سرعت بالاتر و انتقال داده قطعی تری را در مقایسه با Modbus استاندارد ارائه می دهد.

تفاوت بین Modbus TCP، RTU و ASCII

Modbus TCP در مقابل RTU

تمایز اصلی بین Modbus TCP و Modbus RTU در سخت افزار ارتباطی و سناریوهای کاربردی آنها است. Modbus TCP در درجه اول برای ارتباطات شبکه، به ویژه ارتباطات از راه دور، مناسب است، در حالی که Modbus RTU برای ارتباطات سریال، به ویژه برای ارتباطات فاصله کوتاه بین دستگاه ها عالی است.

Modbus TCP پروتکل Modbus مبتنی بر TCP/IP است که بیشتر در ارتباطات LAN یا اینترنتی استفاده می شود. در Modbus TCP، هر پیام شامل یک هدر است که حاوی متا اطلاعات در مورد پیام است، مانند طول و شناسه تراکنش. برخلاف Modbus RTU، Modbus TCP فاقد بررسی یکپارچگی CRC است. هدرهای آن عمدتاً به عنوان نشانگرهایی برای پیام های Modbus کامل و موقعیت آنها در تراکنش ها عمل می کنند. اگرچه، به دلیل عدم وجود تشخیص خطای CRC، Modbus TCP برای یکپارچگی داده ها و انتقال صحیح داده ها به پروتکل شبکه TCP/IP اساسی متکی است.

Modbus RTU شامل هدرهای پیام مجزا نیست ، اما CRC را برای تشخیص خطا در پیام های خود گنجانده است. این یک روش بهینه برای تشخیص خطا در پیام‌های ارسالی ارائه می‌کند.

Modbus RTU در مقابل ASCII

در مقایسه با Modbus RTU، Modbus ASCII راندمان انتقال داده کمتری دارد. با این حال، قالب‌بندی ASCII آن، راحتی عیب یابی داده‌ها را به همراه دارد، و آن را به ویژه در مواقعی که نیاز به تعامل انسان و ماشین دارد، مفید می‌سازد.

موارد استفاده از پروتکل Modbus

اتوماسیون صنعتی

پروتکل Modbus کاربرد گسترده ای در زمینه اتوماسیون صنعتی پیدا دارد. در محیط های صنعتی، حفظ یک شبکه ارتباطی قابل اعتماد و کارآمد بین دستگاه ها و ماشین های متعدد ضروری است. Modbus ارتباط آسان و استاندارد را بین انواع دستگاه‌ها مانند PLC ، سنسورها و کنترل کننده ها امکان‌پذیر می‌سازد. اغلب در کارخانه‌های تولیدی، نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های نفت و سایر مصارف صنعتی برای نظارت و کنترل تجهیزات و فرآیندها استفاده می‌شود.

سیستم های خودرو

پروتکل Modbus همچنین در سیستم های خودرو، به ویژه در حوزه وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شود. این به نظارت و کنترل پارامترهای مختلف از جمله سیستم های مدیریت باتری، سیستم های شارژ و سیستم های اینورتر کمک می کند.

ارتباطات در اینترنت اشیا

با ظهور اینترنت اشیا (IoT)، پروتکل Modbus استقبال قابل توجهی پیدا کرده است. Modbus، به ویژه Modbus TCP/IP، برای برقراری ارتباط بین دستگاه‌های IoT، حسگرها و کنترل‌کننده‌ها از طریق شبکه‌های اترنت استفاده می‌شود. سادگی و پشتیبانی گسترده آن را به یک انتخاب رایج برای ارتباطات IoT تبدیل کرده است.

ارتباط سنسور و محرک

پروتکل Modbus نقش کلیدی در تسهیل ارتباط بین حسگرها (Sensor) و محرک ها (Actuator) ایفا می کند. این یک رابط استاندارد برای انتقال داده ها، مانند قرائت سنسور یا ارسال سیگنال های کنترل برای محرک ها، فراهم می کند. این یک سیستم کنترل متمرکز یا PLC را قادر می سازد تا طیف گسترده ای از تجهیزات را به شیوه ای هماهنگ نظارت و کنترل کند. استفاده از پروتکل Modbus در ارتباطات حسگر و محرک در طیف وسیعی از زمینه ها، از ماشین آلات صنعتی گرفته تا سیستم های نظارت محیطی رایج است.

محدودیت های پروتکل Modbus

در حالی که پروتکل Modbus مزایای بسیاری را ارائه می دهد، محدودیت هایی نیز دارد. یکی از این موارد عدم وجود ویژگی های امنیتی داخلی آن است. از آنجایی که این پروتکل قبل از استفاده گسترده از اینترنت ایجاد شده است، مکانیسمی برای ایمن سازی ارتباطات را ندارد که این موضوع آن را در برابر حملات سایبری آسیب پذیر می کند.

محدودیت دیگر، سادگی پروتکل است. در حالی که این امر استفاده و پیاده سازی آن را آسان می کند، به این معنی است که برخی از ویژگی های پیشرفته موجود در پروتکل های مدرن تر را ندارد.

با وجود این محدودیت‌ها، پروتکل Modbus به دلیل سادگی، استحکام و سازگاری گسترده، انتخابی محبوب برای بسیاری از برنامه‌ها باقی مانده است.