Сетевые адаптеры (каплеры полевой шины) Modbus RTU, TCP, UDP

Как работает обмен по Modbus

Устройства в сети выполняют разные роли. ПЛК или другая управляющая система обращается к каплеру с запросом на чтение либо запись данных. Каплер отвечает на запрос и передаёт данные между сетью и модулями станции. В современной терминологии это взаимодействие клиента и сервера; в документации оборудования также встречаются названия Master и Slave.

Например, ПЛК может считать через каплер сигнал датчика давления и состояние контакта насоса, а затем передать команду на выходной модуль. Какие именно адреса соответствуют сигналам, определяют по карте данных выбранного адаптера и составу станции.

Варианты Modbus

В промышленной автоматизации применяются несколько вариантов Modbus. Они используют общую модель данных и команды протокола, но отличаются способом кодирования и передачи сообщений.

• Modbus RTU - используется в последовательных сетях, чаще всего на базе интерфейса RS-485. Данные передаются в компактном двоичном формате, поэтому этот вариант широко применяется для связи ПЛК, модулей ввода-вывода, преобразователей частоты, счётчиков и другого промышленного оборудования.
• Modbus ASCII - также используется в последовательных линиях связи с интерфейсами RS-485 или RS-232, но данные передаются в виде ASCII-символов. Сообщения удобнее просматривать и анализировать вручную, однако по сравнению с Modbus RTU они имеют больший объём и передаются медленнее. В современных системах Modbus ASCII применяется значительно реже, чем Modbus RTU.
• Modbus TCP - работает в сетях Ethernet поверх TCP/IP. Позволяет организовать обмен между ПЛК, станциями удалённого ввода-вывода, панелями оператора и другим сетевым оборудованием с использованием стандартной Ethernet-инфраструктуры.
• Modbus UDP - вариант обмена Modbus через Ethernet с использованием UDP. В отличие от TCP, перед передачей данных не требуется устанавливать отдельное соединение, что уменьшает накладные расходы при обмене. В оборудовании CREVIS Modbus UDP может поддерживать режимы Unicast и Multicast. Для работы Multicast необходимо учитывать настройки промышленной Ethernet-сети, в том числе IGMP Snooping и IGMP Querier.

Сетевые адаптеры Modbus в каталоге CREVIS

В серии G представлены компактные каплеры GL и адаптеры GN для станций с большим количеством модулей. Серия M поддерживает горячую замену модулей ввода-вывода. Модели MD9273 и MD9289 предназначены для построения станций с резервированием сетевого адаптера. Устройства серии S представлены в каталоге для поддержки ранее установленных систем.

Где применяют каплеры Modbus

Сетевые адаптеры Modbus используют в распределённых системах автоматизации, когда сигналы оборудования удобнее собирать рядом с технологическим процессом, а не вести каждый провод до шкафа с ПЛК. Такие станции устанавливают на производственных линиях, насосных станциях, в системах водоподготовки, вентиляции и энергоснабжения.

Например, в удалённом шкафу можно объединить сигналы датчиков давления и температуры, состояния выключателей и команды управления клапанами. Модули ввода-вывода работают с этими сигналами, а каплер передаёт их значения контроллеру по Modbus RTU/ASCII или Modbus TCP/UDP. Таким способом к одной управляющей системе подключают несколько станций, расположенных в разных частях объекта.

Как выбрать адаптер Modbus

• Уточнить вариант обмена. Modbus RTU/ASCII и Modbus TCP/UDP используют разные способы подключения. Выбранный режим должен поддерживаться и каплером, и управляющим устройством.
• Проверить интерфейс. Для последовательной связи важны RS-485 или RS-232, настройки скорости и параметры передачи. Для Ethernet проверяют сетевые настройки и схему подключения.
• Подобрать серию и состав станции. Учитывают совместимость каплера с модулями ввода-вывода, их количество, объём данных и потребление питания.
• Сверить карту данных. Адреса дискретных сигналов и регистров должны соответствовать настройкам программы ПЛК.
• Определить требования к обслуживанию. Если нужны горячая замена модулей или резервирование сетевого адаптера, рассматривают соответствующие исполнения серии M.

Специалисты CREVIS помогут подобрать каплер Modbus под протокол ПЛК, состав станции ввода-вывода и условия подключения на объекте.