Разработен през 1979 г. от Modicon ( сега Schneider Electric) за използване на техните PLC, Modbus се превърна в стандарт за свързване на индустриални електронни устройства. Modbus RTU (дистанционно терминално устройство) е един от най-често използвани комуникационни протоколи в индустриалната автоматизация. Това е сериен комуникационен метод, който позволява множество устройства да бъдат свързани в една комуникационна линия, улеснявайки ефективен обмен на данни между контролери, сензори, задвижващи механизми и други устройства.
Основни предимства на Modbus RTU комуникацията
- Modbus RTU комуникацията използва проста и лесна за разбиране структура на протокола, която позволява бърза интеграция и минимално отстраняване на проблеми. Протоколът е ясен, като това позволява по лесно обучение за инженерите и техниците.
- Modbus RTU мрежата позволява до 247 устройства да комуникират в една и съща мрежа без необходимост от сложни конфигурации. Може лесно да се разшири, за да включва повече устройства или да надстрои, за да поддържа по-нови Modbus стандарти.
- Като отворен протокол, Modbus RTU осигурява оперативна съвместимост в широк набор от устройства и софтуерни приложения. Като отворен стандарт Modbus RTU гарантира, че повечето устройства от различни производители могат да комуникират безпроблемно.
- Modbus RTU комуникацията използва циклична проверка на излишъка (CRC) за откриване на грешки, осигурявайки надеждно предаване на данни. Той е проектиран да бъде устойчив на електрически шум, което го прави подходящ за тежки индустриални среди.
- Modbus RTU комуникацията е приложима в различни сектори, включително производство, сградна автоматизация, енергиен мениджмънт, ОВиК и други. Може да се използва с PLC, HMI, сензори, задвижващи механизми и други индустриални устройства.
- Modbus RTU комуникацията е способна да запитва множество точки от данни от едно устройство в един комуникационен цикъл. Той улеснява цялостно събиране на данни и наблюдение от централни системи, което позволява ефективно боравене с множество параметри.
Modbus – здрава и устойчива на смущения комуникация
В допълнение към възможността за използване на по-големи дължини на кабелите, Modbus RTU комуникацията предлага и следните предимства в сравнение с аналоговите сигнали:
- Прецизност и Точност-Modbus комуникацията, тъй като е цифрова, осигурява висока прецизност и точност при предаване на данни. За разлика от аналоговите сигнали, които могат да пострадат от влошаване на сигнала и смущения от шум при дълги разстояния, Modbus предава данните в цифров формат, гарантирайки, че информацията остава непокътната и точна. За да се намали рискът от смущения, аналоговите сигнални кабели обикновено се инсталират в отделен кабелен канал, физически отделен от захранващите линии.
- Богатство на Данните (Data Richness)-Цифровата комуникация чрез Modbus позволява предаването на по-сложни и детайлни данни. Докато аналоговите сигнали обикновено предават само едно измерване (напр. температура или налягане), Modbus може да предава множество параметри и информация за състоянието едновременно. Това включва диагностика, настройки на конфигурацията и показания на множество сензори, което позволява по-цялостен мониторинг и контрол. Когато управляваме EC мотор чрез 0-10 Волта сигнал, ние знаем каква е желаната скорост на вентилатора. Но какво прави вентилаторът на практика и дали изобщо работи, е несигурно. Ако управляваме същия EC вентилатор чрез Modbus комуникация, можем да поискаме и обратна връзка от вентилатора. Например, можем да четем ефективната скорост, да следим температурата на EC мотора, да наблюдаваме консумацията на енергия, да получаваме известия при възникване на проблем с мотора и т.н.4
- Оперативна Съвместимост (Interoperability)-Modbus е отворен и широко приет протокол, което означава, че се поддържа от огромен набор от устройства от различни производители. Тази оперативна съвместимост гарантира, че компонентите могат лесно да комуникират помежду си, улеснявайки интеграцията и намалявайки зависимостта от конкретни доставчици. За разлика от това, аналоговите системи често се сблъскват с проблеми със съвместимостта при интегриране на устройства от различни производители. При 0-10 Волта сигнал трябва да се обърне внимание дали заземяващите сигнали могат да бъдат свързвани заедно. В някои случаи има риск от късо съединение. При PWM сигналите и двете устройства трябва да използват една и съща честота, амплитудата на PWM сигнала трябва да бъде правилна и т.н. Обикновено само едно (или ограничен брой) устройства може да използва един аналогов сигнал.
- Лесно Отстраняване на Неизправности и Поддръжка-Цифровите системи като Modbus предлагат подобрени диагностични възможности, използвайки CRC (Cyclic Redundancy Check). Те предоставят детайлни съобщения за грешки и отчети за състоянието, което улеснява идентифицирането и разрешаването на проблеми. Когато е свързан към облака, отдалечената диагностика също е опция. Аналоговите системи обикновено изискват ръчна проверка и тестване на място за диагностициране на проблеми, което може да отнеме повече време и да бъде по-малко прецизно.
- Гъвкавост и Функционалност-Modbus позволява двупосочна комуникация, което дава възможност не само за събиране на данни, но и за изпращане на команди към полевите устройства. Тази възможност поддържа напреднали стратегии за контрол и автоматизация, които не са осъществими с еднопосочните аналогови сигнали.
- Намалено Окабеляване на Сигнали-Modbus комуникацията намалява нуждата от обширно сигнално окабеляване. Вместо да се пускат отделни кабели с подходящо екраниране и заземяване за всеки аналогов сигнал, една цифрова комуникационна линия може да пренася множество сигнали. Това опростява инсталационния процес, намалява потенциалните точки на отказ и понижава разходите за материали и труд.9
- Мащабируемост (Scalability)-Modbus поддържа свързване на множество устройства към една и съща мрежа, което позволява лесна мащабируемост. Добавянето на повече сензори или устройства не изисква значителни промени в окабеляването или инфраструктурата, както би било при аналоговите системи, където мащабируемостта е ограничена от броя на наличните I/O точки. Тази гъвкавост е от съществено значение в съвременните индустриални среди.
Благодарение на RS485 технологията, Modbus е здрав и устойчив на смущения комуникационен стандарт. Поради това Modbus комуникацията е широко използван стандарт, както в индустриални, така и в HVAC приложения. Тъй като е отворен протокол, устройства от различни производители могат да обменят информация помежду си чрез Modbus комуникация. Тя може да се разглежда като универсален език. Продуктите на Sentera също обменят информация чрез Modbus комуникация. Това дава възможност за тяхното лесно съвместяване. Настройването на параметрите на устройствата на Sentera също може да се извършва лесно чрез Modbus комуникация.
Въпреки че Modbus комуникацията предлага значителни предимства, тя не е универсално приложима. Има специфични ситуации, при които цифровите или аналоговите сигнали са за предпочитане или са необходими. Наследственото и просто HVAC оборудване е проектирано преди приемането на Modbus и поддържа само аналогови или цифрови сигнали. За тези случаи Sentera предлага широка гама от конвертори. Тяхната основна функция е да събират данни от аналогови сензори или цифрови превключватели, да ги преобразуват в подходящия Modbus RTU формат и след това да ги предават на HVAC контролер или BMS. Това осигурява комуникация и оперативна съвместимост между устройства, които иначе не биха били съвместими с Modbus протокола.
В обобщение, Modbus комуникацията предлага значителни предимства пред аналоговите сигнали, включително по-висока прецизност, мащабируемост, по-богато предаване на данни, оперативна съвместимост, лесно отстраняване на неизправности, възможности за комуникация на дълги разстояния, ефективност на разходите, подобрена функционалност, сигурност и намалена сложност на окабеляването.19 Тези предимства правят Modbus предпочитан избор за съвременните индустриални приложения и автоматизация на дома и сградите, допринасяйки за по-ефективни, надеждни и гъвкави системи за контрол.