پروتکل مد باس چیست و چگونه عمل می کند؟

نمایندگی زیمنس

پروتکل مد باس چیست؟

مد باس یا Modbus یک پروتکل ارتباطی داده است که توسط Modicon که امروز آن را با نام اشنایدر الکتریک Schneider Electric می شناسیم، در سال 1979 برای استفاده در کنترل های منطقی(  PLC ها) تولید و عرضه شد. مدباس تبدیل به پروتکل استاندارد ارتباطی شد و امروزه به صورت عمومی دستگاه های الکتریکی را به هم متصل می کند.مدباس در محیط صنعتی بسیار محبوب است چرا که به صورت آزاد (فاقد لایسنس یا پر داخت به ازای خرید)عرضه شد .مدباس برای کاربری صنعتی عرضه شد و نسبتا توسعه و نگه داری آن در مقایسه با دیگر استاندارد ها آسان بود و  نسبت به دیگر استاندارد ها یکسری محدودیت های کمی جدا از دیتا گرام ، سایز پکت ها وجود داشت که در فرمت داده ها ارسال می شدند. مدباس از ارتباطات آمده و وصل شده به چندین دستگاه متصل به یک نوع کابل یا شبکه اترنت پشتیبانی می کند. برای مثال:  دستگاه یا سنسور که دما را اندازه می گیرد  یا یک دستگاه دیگر که رطوبت را اندازه گیری می کند، هر دو اندازه گیری های خود را به یک کامپیوتر ارسال می کنند.

مدباس اغلب برای ارتباط  کامپیوتر نظارت سیستم/کارخانه با واحد ریموت ترمیتال یا همان RTU در کنترل نظارت و سیستم های دریافت داده ها (SCADA که در لینک های پایین صفحه می توانید به مقاله اختصاصی در همین مورد دست پیدا کنید ) در صنعت قدرت الکتریکی استفاده می شود. نام بیشتر نوع داده ها از کنترل صنعتی دستگاه های کارخانه جات برگرفته شده است، نظیر منطق نردبانی (این مورد هم در بخش لینک های مرتبط با موضوع تحت عنوان زبان های برنامه نویسی PLC  قابل دسترس است )  به خاطر به خاطر استفاده مکرر از آن در سیستم رله های متحرک: یک خروجی فیزیکال تکی که کویل نامیده می شود و یک ورودی فیزیکال تکی که ورودی دیجیتال یا تماس نامیده می شود.

گسترش و بروز رسانی پروتکل Modbus توسط سازمان مدباس و از تاریخ آوریل 2004 مدیریت شده است. درست زمانی که اشنایدر الکتریک حق حقوق معنوی کار را به آن سازمان واگذار کرد. سازمان مدباس یه کار مشترک بین کاربران و تامین کنندگان دستگاه های سازگار با مد باس است که برای پایدار بودن استفاده از این تکنولوژی همکاری و حمایت می کنند.

محدودیت ها:

• از زمانی که مدباس در دهه 70 برای ارتباط با پی ال سی  طراحی شد، تعداد نوع داده ها به آنهایی که توسط پی ال سی ها های دآن زمان قابل فهم بود محدود شد. و اشیائ باینری بزرگ پشتیبانی نمی شود.
• راه استانداردی برای پیدا کردن اطلاعات دادهی های شیئ توسط نود وجود نداشت، برای مثال برای مشخص کردن یک مقدار ثبت که نمایانگر یک طیف دمایی بین 30 و 175 درجه سانتی گراد است.
• از آنجایی که مدباس یک پروتکل مستر/اسلیو است، راهی برای اینکه که یک دستگاه یا دوایس میدانی گزارش اجرایی بگیرد(سوا براترنت TCP/IP که Open-mbus گفته می شود) وجود ندارد. نود مستر بایستی به صورت روتین وار هرکدام از دستگاه های میدانی را در نظر گرفته و دنبال تغییرات داده ها بگردد. خوب مسلما این روال پهنای باند و زمان شبکه را بخصوص  در نرم افزارها که پهنای باند محدود است و مثلا در حدود بالای یک بیت ریت لینک رادیویی است بسیار مصرف شده و مشکل ساز می شود.
• مدباس به آدرس دهی 254 دستگاهی بر روی یک لینک داده که تعداد دستگاه های میدانی را که امکان دارد به ایستگاه مستر متصل باشند نیز محدود می کند.(بازهم قید می شود که اترنت TCP/IP یک استثناع است)
• تبادلات مدباس بایستی ادامه دار یا پیوسته باشند که این امر نوع دستگاه های ارتباطی با توانایی بافر داده ها برای جلوگیری از ایجاد گپ در تبادل داده  استفاده می شوند را نیز محدود می کند.
• پروتکل مدباس به تنهایی دارای هیچ امنیتی در قبال دستورات نامتعارف و یا دسترسی به داده ها ندارد.

انواع شئ مدباس از دستگاه Slave به Master

نسخه های مختلف پروتکل:

Modbus RTU : این مدل در ارتباطات سریال استفاده می گردد و از نوع کامپکت و باینری داده ها برای پروتکل ارتباطی استفاده می کند. فرمت RTU فرامین و اده ها را با سیستم  CRC خطایابی می کند تا از اتکاذیری داده ها اطمینان حاصل کند. RTU از عمومی ترین نسخه های ساز کار مباس بشامر می رود.

مدباس ASCII : این نسخه هم در ارتباطات سریال استفاده شده و از حروف اسکی برای پروتکل ارتباطی بهره می برد. فرمت ACSCII از LRC برای چک کردن سرباری و خطایابی استفاده می کند که فریم های ان با علامت : و سطر بعد با CR/LF فریم بندی می شوند.

مدباس TCP/IP یا Modbus TCP :

این نسخه از مدباس برای ارتباطات بر بستر  شبکه های TCP/IP و ارتباط با پورت 502 استفاده می شود. نیاز به محاسبه خطایابی ندارد چرا که لایه های زیرین  شبکه خطایاب محافظتی دارند.

مدباس مبتنی بر TCP/IP : این مدباس متفاوت از نسخه قبلی است چرا که یک خاطا یاب در بار اصلی همگام با مدباس RTU قرار دارد.

مدباس مبتنی بر UDP :  نوعی از مدباس که که بر روی پروتکل UDP در شبکه و  با جدا سازی سرباری مورد نیاز TCP آزمایش هم شد.

مدباس PEMEX : افزونه اضافی مدباس استاندارد با پشتیبانی از جریان داده ها. این مورد  به طور اختصاصی برای کمپانی های نفت و گاز طراجی شد تا در واحد کنترل پردازش استفاده شووند و ان چنان هم رشد وسیعی نسبت به بقیه نداشته است.

مدباس Enron : نوع دیگری از پسوند های مدباس استاندارد که توسط شرکت انرونEnron توسعه پیدا کرد و با پشتیبانی از مقادیر 32 بیتی عدد صحیح و اعشاری به همراه جریان داده ها ارائه شد. نوع داده ها مپ شده بودند و از آدرس دهی استاندارد بهره می برد. این نسخه مورد توجه موسسه نفت  آمریکا قرار گرفت و به نحوه ذخیره سازی داده ها کمک کرد.

عملکرد فرامین:

فرامین مدباس می تواند یک دستگاه مدباس را به حالت های زیر هدایت کند:

• تغییر مقداردر یکی از رجیستر های آن که در Coil نوشته شده است و رجیستر ها را نگه می دارد.
• خواندن یک پورت I/O به معنی خواندن داده ها از یک پورت Coil یا دیجیتال
• فرمان دادن به دستگاه برای برگرداندن یک یا چندین مقدار که در قسمت کویل یا رجیستر آن قرار دارد.

فرمت های فریم :

فریم در مدباس هماهنگی واحد داده های برنامه ADU برای کپسوله کردن واحد پروتکل دیتا PDU می باشد.

ADU = آدرس + PDU + خطایاب

PDU = کد تابع + داده

ترتیب بایت برای مقادیر در فریم های داده مدباس نوع بسیار منحصل به فردی ازبایت چند مقداری است که قبل از بقیه ارسال می شود.

فرمت فریم مدباس RTU که از دیتا لینک با استاندارد RS485 استفاده می کند

ثبت نام و ورود دانشجویان

فرم ثبت نام سریع دانشجویان

لطفا جهت استفاده از امکانات و آموزش های دانشگاه، ثبت نام فرمایید.

نام
نام خانوادگی
شماره تلفن همراه
آدرس پستی
کدپستی
آدرس ایمیل (نام کاربری)
کلمه عبور

خانم

آقا

دوباره سازی تصویر

لطفا متن تصویر بالا را وارد کنید
ثبت نام

ورود به دانشگاه

ورود به دانشگاه، مرجع اشتراک گذاری آموزش های تخصصی

منو یادت بمونه !  

ورود به حساب کاربری

ورود به صفحه ثبت نام (مشتریان)

خروج

دریافت کد بازیابی

دریافت کد بازیابی

خروج