Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Jak na Modbus?

Protokol Modbus byl poprvé představen v roce 1979 firmou Modicon (nyní jedna ze značek koncernu Schneider Electric). Byl to jeden z prvních komunikačních protokolů určených pro výměnu dat mezi nadřízenou jednotkou (master) a podřízenými jednotkami (slave) v distribuovaných systémech řízení a sběru dat; byl již navržen jako nezávislý na fyzické vrstvě a pracoval na bázi výměny zpráv s definovaným formátem v síťovém prostředí – lze jej tedy považovat za protokol třetí až páté vrstvy modelu ISO/OSI. V dolních dvou vrstvách se využívala sériová komunikace po RS-232 nebo RS-485 (Modbus/ASCII/RTU).
 
Modbus se velmi rychle stal široce rozšířeným protokolem. Ne proto, že ho prosazovala skupina výrobců a standardizační organizace, ale proto, že byl jednoduchý, průhledný a snadno implementovatelný. Přežil i příchod Ethernetu. Po nástupu Ethernetu a protokolu IP byl Modbus transformován do protokolu relační vrstvy pod označením Modbus/TCP. Využívá výhody standardních nižších vrstev a zachovává jednoduchost, průhlednost komunikace na vrstvě relační a prezentační. Navíc přináší některá další vylepšení, např. simultánní komunikaci v módu multimaster. Díky těmto výhodám se Modbus/TCP svým podílem na trhu řídicí techniky drží v čele průmyslových protokolů pracujících na bázi Ethernetu, jak je zřejmé z obr. 1. A podobně jako dříve byl v mnoha zařízeních Modbus/ASCII/RTU alternativou k proprietárnímu znakovému protokolu, i dnes vybavuje mnoho výrobců průmyslové řídicí techniky svá zařízení připojitelná na Ethernet možností alternativní komunikace s využitím protokolu Modbus/TCP.
 
Značná podobnost relační vrstvy přímo vybízí k propojení sítí s protokolem Modbus/ASCII/RTU a Modbus/TCP. Takové propojení otevírá cestu k mnoha zajímavým řešením. Například rychlá rozlehlá ethernetová síť, třeba i redundantní, může být využita jako páteř, z níž vycházejí větve linky Modbus/ASCI/RTU.
 
Sítě lze s protokolem Modbus/TCP a protokolem Modbus/ASCII/RTU propojit komunikační bránou (gateway). Společnost Advantech dodává již několik let takovou komunikační bránu v řadě výrobků ADAM-45xx: brána ADAM-4572 umožňuje připojit k jednotce master Modbus/TCP jednotky slave Modbus/ASCII/RTU.
 
Novinkou jsou nyní komunikační brány Modbus v řadě EKI. Komunikační brána je vestavěna do jednoho pouzdra s ethernetovým přepínačem (switch). Na rozdíl od ADAM-4572 může být navíc nadřízená jednotka (master) i na straně Modbus/ ASCI/RTU – komunikační brána je tedy oboustranně transparentní.
 
EKI-1221 (obr. 2) je komunikační brána s jedním sériovým rozhraním pro Modbus/ASCII/RTU integrovaná s ethernetovým přepínačem (switch) se dvěma porty Ethernet pro Modbus/TCP. EKI-1222 má dvě sériová rozhraní a dva porty pro Ethernet.
 
Komunikační brány Modbus řady EKI výborně doplňují sortiment jednotek vzdálených vstupů a výstupů řady Advantech ADAM. Jednotky I/O řady ADAM-4000 a ADAM-5000 lze dodat i jako podřízené (slave) jednotky Modbus/ASCII, řídicí jednotky ADAM-5510 a ADAM-5550 lze vybavit softwarem pro funkci jednotek master Modbus/ASCII. V síti Modbus/TCP mohou jednotky I/O řady ADAM-6000 fungovat jako podřízené jednotky (slave) a jako nadřízená jednotka (master) může pracovat ADAM-6501 nebo ADAM-5510/TCP. Také mnoho dalších výrobků Advantech využívá Modbus. Namátkou jmenujme např. novou řadu jednotek I/O pro systémy řízení budov řady BAS-3500 nebo nový řídicí systém AMAX.
 
Na obr. 3 je příklad kombinované sítě Modbus/RTU a Modbus/TCP s řídicí jednotkou ADAM-5510 pracující jako jednotka master v síti Modbus/RTU. To např. umožní rozšířit existující síť Modbus/RTU o nové jednotky slave sítě Modbus/TCP. Oboustranná transparentnost jednotek komunikační brány EKI-1222 navíc dovoluje využívat Ethernet jako komunikační kanál pro připojení dalších jednotek slave v síti Modbus/RTU.
 
Jakékoliv další informace o možnostech využití komunikační brány Modbus na požádání sdělí pracovníci libovolné kanceláře FCC Průmyslové systémy s. r. o.
 
Ing. Otto Havle, CSc., MBA,
 
 
Obr. 1. Zastoupení protokolů pracujících na bázi Ethernetu na trhu řídicí techniky (zdroj: ARC Advisory Group)
Obr. 2. Komunikační brána (gateway) Modbus typu EKI-1222
Obr. 3. Příklad využití komunikační brány EKI-1222