Czym jest protokół Modbus i bramka Modbus?

Modbus to protokół komunikacji danych, pierwotnie opublikowany przez firmę Modicon (obecnie Schneider Electric) w 1979 roku do użytku z programowalnymi sterownikami logicznymi (PLC). Modbus stał się de facto standardem komunikacyjnym i jest dziś powszechnie stosowanym sposobem łączenia przemysłowych urządzeń elektronicznych.

Protokół Modbus wykorzystuje jako warstwę transportową linie komunikacji szeregowej, Ethernet lub stos protokołów internetowych. Obejmuje trzy typy komunikatów: Modbus ASCII, Modbus RTU oraz Modbus TCP.

Modbus umożliwia komunikację z wieloma urządzeniami podłączonymi do tego samego kabla lub tej samej sieci Ethernet. Sam protokół nie definiuje warstwy fizycznej, a jedynie strukturę komunikatów, które sterownik może rozpoznać i wykorzystać, niezależnie od tego, przez jaką sieć odbywa się komunikacja.

Standardowe interfejsy warstwy fizycznej protokołu Modbus obejmują RS-232, RS-422, RS-485 oraz Ethernet.

Protokół wykorzystuje architekturę master/slave, w której występuje tylko jeden węzeł nadrzędny (master), mogący komunikować się z wieloma węzłami podrzędnymi (slave) w sieci Modbus.

Czym jest bramka Modbus?

Bramka Modbus taka jak np. GW1101-1DI(3IN1) od 3onedata to urządzenie pośredniczące (bridge) w systemach automatyki przemysłowej, które umożliwia konwersję protokołów Modbus RTU/ASCII na Modbus TCP.

Bramka Modbus – konwersja Modbus RTU/ASCII na Modbus TCP

Bramka Modbus obsługuje protokoły najczęściej stosowane w przemysłowych sterownikach PLC, umożliwia zdalne pozyskiwanie danych roboczych z PLC oraz zapewnia producentom urządzeń i użytkownikom końcowym kompletne rozwiązania do zdalnego utrzymania i zarządzania urządzeniami. Urządzenie bramki Modbus oferuje funkcje akwizycji danych, transmisji danych przewodowej lub 4G oraz nakładania danych. Jest kompatybilne ze wszystkimi urządzeniami obsługującymi standardowy protokół Modbus i działa w trybie plug and play.

Bramka Modbus może obsługiwać wiele urządzeń szeregowych i przekazywać dane do sieci zdalnej.

Przykładowo, dzięki protokołowi TCP/IP, zdalne urządzenie szeregowe może zostać wirtualnie podłączone do lokalnego komputera, co umożliwia zdalne zarządzanie urządzeniami.

Do czego służy bramka Modbus?

Bramka Modbus umożliwia konwersję pomiędzy protokołami Modbus TCP, ASCII i RTU. Obsługuje komunikację szeregowa ↔ Ethernet oraz master ↔ slave Dodatkowo pozwala na jednoczesne podłączenie nadrzędnych urządzeń szeregowych i Ethernet do szeregowych urządzeń Modbus.

Bramka Modbus może być obsługiwana przez maksymalnie 32 masterów/klientów TCP lub połączona z maksymalnie 32 slave’ami/serwerami TCP. Trasowanie portów szeregowych może być kontrolowane na podstawie adresu IP, numeru portu TCP lub mapowania ID. W przypadku bramek Modbus firmy 3onedata unikalne funkcje priorytetyzacji umożliwiają natychmiastową reakcję na pilne polecenia. Wszystkie modele są przystosowane do montażu na szynie DIN i opcjonalnie wyposażone w izolację optoelektroniczną portów szeregowych.

Bramka Modbus – montaż na szynie DIN i praca w trybie master/slave

Jak rozwiązać problem: urządzenie docelowe bramki Modbus nie odpowiada?

  1. Sprawdź, czy urządzenia Ethernet (np. komputer/PLC) oraz bramka Modbus są osiągalne w sieci, np. czy adresy IP znajdują się w tej samej podsieci. Jeśli są w różnych segmentach sieci, należy sprawdzić poprawność adresów bramy sieciowej bramki Modbus oraz komputera/PLC, a także stan kabla sieciowego.
  2. Sprawdź, czy okablowanie RS-232/422/485 pomiędzy urządzeniem szeregowym a bramką Modbus jest poprawne. Prawidłowe połączenia:
    ○ RS-232: TxD → RxD, RxD → TxD, GND → GND
    ○ RS-422: T+ → R+, T- → R-, R+ → T+, R- → T-
    ○ RS-485: T+ → T+, T- → T-
  3. Sprawdź, czy parametry portu szeregowego w bramce Modbus są zgodne z urządzeniem szeregowym (prędkość transmisji, bity danych, parzystość, bity stopu, kontrola przepływu itp.).
  4. Zgodnie z funkcją urządzenia końcowego ustaw odpowiedni tryb pracy bramki Modbus:
    ○ jeśli urządzenie szeregowe działa jako Modbus Master, bramka powinna być ustawiona w tryb RTU/ASCII Master,
    ○ jeśli urządzenie szeregowe działa jako Modbus Slave, bramka powinna być ustawiona w tryb RTU/ASCII Slave.
  5. Poprawnie skonfiguruj tabelę mapowania ID slave. ID slave jednoznacznie identyfikuje urządzenie Modbus Slave. Modbus Master wysyła polecenia do odpowiedniego urządzenia na podstawie ID. Jeśli do jednego portu szeregowego podłączonych jest wiele urządzeń slave, ich ID muszą być unikalne.
  6. Sprawdź, czy numery portów Modbus TCP w urządzeniu Ethernet i bramce są zgodne. Domyślny port Modbus TCP to 502.
  7. Sprawdź poprawność komend Modbus wysyłanych przez mastera, takich jak kod funkcji, ID slave, adres rejestru oraz liczba rejestrów.
Trzy modele bram Modbus do komunikacji szeregowej i Ethernet

Bramki Modbus marki 3onedata to rozwiązania projektowane z myślą o długotrwałej i bezproblemowej pracy w wymagających środowiskach przemysłowych. Połączenie szerokiego zakresu temperatury pracy –40…+75 °C, elastycznego zasilania 12–48 V DC, solidnej metalowej obudowy IP40 oraz wydłużonej, 6-letniej gwarancji sprawia, że są to produkty realnie przygotowane do pracy 24/7 w instalacjach automatyki, BMS i infrastruktury krytycznej. W przypadku jakichkolwiek problemów, z konfiguracją dodatkowym atutem jest lokalne wsparcie techniczne, które znacząco skraca czas reakcji i ułatwia wdrożenie oraz eksploatację urządzeń – zarówno na etapie projektu, jak i w trakcie wieloletniej pracy systemu.