Modbus

Modbus — это сетевой протокол прикладного уровня, который широко используется в промышленном производстве для обмена данными между устройствами. Существуют три основные реализации протокола: Modbus ASCII, Modbus RTU и Modbus TCP/IP. Однако мы будем рассматривать только Modbus RTU, так как именно им оснащены преобразователи частоты INSTART. Modbus RTU – это разновидность протокола, которая в качестве физического уровня сети чаще всего использует последовательный интерфейс RS-485, реже — RS-232 и RS-422. По сути, все эти интерфейсы определяют связь с помощью витых пар, но различаются характеристиками вида максимальной длины кабеля, количества узлов и т.п. В режиме RTU данные передаются в виде 8-ми разрядных двоичных символов, обеспечивая высокую скорость передачи данных.

Протоколы семейства Modbus используют один прикладной протокол, что позволяет обеспечить их совместимость. Максимальное количество сетевых узлов в сети Modbus – 31. Протяженность линий связи и скорость передачи данных зависит от физической реализации интерфейса. Элементы сети Modbus взаимодействуют, используя клиент-серверную модель, основанную на транзакциях, состоящих из запроса и ответа. Обычно в сети есть только одно главное устройство (master) , и несколько серверов — подчиненных (slaves) устройств. Главное устройство инициирует транзакции, то есть передаёт запросы. Подчиненные устройства передают запрашиваемые главным устройством данные, или производят запрашиваемые действия. Главный может адресоваться индивидуально к подчиненному или инициировать передачу широковещательного сообщения для всех подчиненных устройств. Подчиненное устройство формирует сообщение и возвращает его в ответ на запрос, адресованный именно ему.

Области промышленного применения Modbus RTU: организация связи датчиков и исполнительных механизмов с контроллером, связь контроллеров и управляющих компьютеров, связь с датчиками, контроллерами и корпоративными сетями, в SCADA системах.

Простота применения протоколов семейства Modbus обеспечила их повсеместное использование в промышленности. С момента разработки в 1979 году и до наших дней Modbus не теряет своих позиций.

PROFIBUS

PROFIBUS (PROcess FIeld BUS) – это открытая цифровая система связи с широкой областью применения, которая особенно полезна при автоматизации предприятий и технологических процессов. В Европе данная система получила значительное распространение , став впоследствии лидером и мирового рынка. Наверное, вы знаете, что изначально прототип PROFIBUS был разработан компанией Siemens для своих промышленных контроллеров. Подходит этот протокол, как для быстрых, критичных по времени приложений, так и для сложных коммуникационных задач.

PROFIBUS объединяет технологические и функциональные особенности последовательной связи полевого уровня. Она позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в единую систему на уровне датчиков и приводов. Сеть PROFIBUS основывается на нескольких стандартах и протоколах, использует обмен данными между ведущим и ведомыми устройствами (протоколы DP и PA) или между несколькими ведущими устройствами (протоколы FDL и FMS).

Сеть PROFIBUS можно ассоциировать с тремя уровнями модели OSI: физический, канальный и уровень приложений. Единым протоколом для доступа к шине для всех версий PROFIBUS является реализованный на втором уровне модели OSI протокол PROFIBUS-FDL. Данный протокол использует процедуру доступа с помощью маркера (token). Так же, как и сети на базе протоколов Modbus, сеть PROFIBUS состоит из ведущих и ведомых устройств. Ведущее устройство может управлять шиной. Когда у ведущего (master) устройства есть право доступа к шине, оно может передавать сообщения без удаленного запроса. Ведомые устройства – это обычные периферийные устройства, они не имеют прав доступа к шине, то есть они могут только подтверждать принимаемые сообщения или передавать сообщения ведущему устройству по его запросу. В минимальной конфигурации сеть может состоять либо из двух ведущих, либо из одного ведущего и одного ведомого устройства.

Одни и те же каналы связи сети PROFIBUS допускают одновременное использование нескольких протоколов передачи данных: PROFIBUS DP(Decentralized Peripheral – распределенная периферия); PROFIBUS PA(Process Automation – автоматизация процесса); PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification – спецификация сообщений полевого уровня). Все протоколы используют одинаковые технологии передачи данных и общий метод доступа к шине, поэтому они могут функционировать на одной шине.

В преобразователях частоты INSTART используется только PROFIBUS DP. Это протокол, ориентированный на обеспечение скоростного обмена данными между ведущими DP-устройствами и устройствами распределённого ввода-вывода. Протокол характеризуется минимальным временем реакции и высокой стойкостью к воздействию внешних электромагнитных полей. Оптимизирован для высокоскоростных и недорогих систем.

Положительные стороны протокола PROFIBUS : открытость, независимость от поставщика, распространенность.

Области промышленного применения: организация связи датчиков и исполнительных механизмов с контроллером, связь контроллеров и управляющих компьютеров, связь с датчиками, контроллерами и корпоративными сетями, в SCADA системах.

В последнее время протокол PROFIBUS был заслуженно оценен, а также стал востребован российскими производителями оборудования.