[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.OPIS PROTOKOAU MODICON MODBUS9.1.WprowadzenieInterfejs MODBUS został opracowany przez firmę Modicon w 1980 roku.W niedługim czasie stał się standardem przyjętym przez większość producentówsterowników przemysłowych dla komunikacji asynchronicznej- znakowej wymianyinformacji pomiędzy urządzeniami systemów pomiarowo-kontrolnych.W procedury komunikacyjne realizujące protokół Modbus są wyposażoneniemal wszystkie dostępne na rynku pakiety SCADA.Posiada ona topologięmagistrali i umożliwia połączenie wielu urządzeń pomiarowo-kontrolnych (rysunek9.1.1.).Rys.9.1.1.Sieć Mdbus.Prostota tego protokołu pozwala na łatwą implementację w dowolnymurządzeniu posiadającym mikrokontroler, co w znacznym stopniu wpływa na jegoniskie koszty i popularność.Reguła komunikacji protokołu Modbus nazwana jestregułą polecenie-odpowiedz (ang.query - response), lub master-slave.Reguła tagwarantuje bezkonfliktowe współdzielenie magistrali przez wiele węzłów przypoprawnym skonfigurowaniu sieci.Posiada mechanizmy: zabezpieczające przedprzesyłaniem komunikatów z błędami, potwierdzające wykonanie rozkazówzdalnych oraz sygnalizacje błędów.83 Emil Bąba Praca dyplomowa9.2.Transmisja w systemie ModbusModbus jest to sieć typu master - slave.Stacja master (jednostka nadrzędna)zarządza kilkoma stacjami slave (jednostki podrzędne), odpytuje cyklicznie kolejnoposzczególnych abonentów sieci.Master może adresować indywidualnychodbiorców (jednostki slave) lub przesyłać wiadomości rozgłoszeniowe ,przeznaczone dla wszystkich podrzędnych w systemie urządzeń.Protokół MODBUS określa format wiadomości przesyłanych z jednostkimaster do slave (rysunek 9.2.1.).Zawiera on adres odbiorcy, kod funkcjireprezentujący żądane polecenie, dane oraz słowo kontrolne zabezpieczająceprzesyłaną wiadomość.Odpowiedz urządzenia slave wysyłana jest równieżzgodnie z formatem zdefiniowanym w protokole MODBUS.Zawiera ona polepotwierdzenia wykonania rozkazu, dane żądane przez master oraz słowokontrolne zabezpieczające odpowiedz przed błędami.Jeżeli urządzenie slavewykryje błąd przy odbiorze wiadomości, lub nie jest w stanie wykonać polecenia,przygotowuje specjalny komunikat o wystąpieniu błędu i przesyła go jakoodpowiedz do mastera.Typowa prędkość transmisji danych wynosi 9.6Kb/s lub 19.2Kb/s(maksymalna).Wykorzystywane są szeregowe łącza komunikacyjne RS-232,RS-422, RS-485, a także połączenia modemowe.Rys.9.2.1.Struktura komunikatów: polecenia i odpowiedzi w sieci Modbus.84 Emil Bąba Praca dyplomowa9.2.1.Ramka w systemie ModbusW systemie MODBUS wiadomości są zorganizowane w ramki o określonympoczątku i końcu (rysunek 9.2.2.).Pozwala to urządzeniu odbierającemu naodrzucenie ramek niekompletnych i sygnalizacje związanych z tym błędów.System może pracować w dwóch różnych trybach transmisji (ASCII lub RTU),dlatego definiuje się dwie ramki.Rys.9.2.2.Struktura ramki sieci Modbus.Ramka w trybie ASCIIW trybie ASCII, każdy bajt w wiadomości przesyłany jest w postaci dwóchznaków ASCII.Podstawową zaletą tego trybu transmisji jest to, że pozwala on nadługie odstępy między znakami (do 1s) bez powodowania błędów.Format znakuprzesyłanego w trybie transmisji ASCII jest następujący:" system kodowania: heksadecymalny, znaki ASCII 0-9, A-F.Jeden znakheksadecymalny zawarty jest w każdym znaku ASCII wiadomości," Jednostka informacyjna: ograniczona znakami start (na początku) i stop(na końcu), 10-bitowa.Przy transmisji w trybie ASCII stosuje się zabezpieczenie części informacjiramki kodem LRC (ang.Longitudinal Redundancy Check).Znacznikiem początkuramki jest znak dwukropka ( : ASCII 3AH).Urządzenie po wykryciu znacznikapoczątku ramki sprawdza, czy pole adresowe zawiera jego adres własny.Jeżelitak jest to odczytuje zawartość pola funkcji i zawiązaną z nią zawartość pola85 Emil Bąba Praca dyplomowadanych.Część informacyjną ramki (bez : ) zabezpiecza pole kontrolne LRC.Ramka kończy się przesłaniem dwóch znaków: CR i LF.Format ramki w trybie ASCIIOdstęp pomiędzy znakami tworzącymi ramkę nie może przekraczać 1s.Jeżeli odstęp ten będzie większy, urządzenie odbierając dane sygnalizuje błąd.Ramka w trybie RTUW trybie RTU wiadomości rozpoczynają się odstępem czasowym trwającymminimum 3.5 x (czas trwania pojedynczego znaku), w którym panuje cisza nałączu.Najprostszą implementacją wymienionego interwału czasowego jestwielokrotne odmierzanie czasu trwania znaku przy zakładanej szybkości bodowejprzyjętej w łączu.Pierwszym polem informacyjnym ramki jest adres urządzenia.Komunikat zabezpieczany jest 16-bitową sumą kontrolną CRC (ang.CyclicalRedundancy Check).Dopuszczalnymi znakami transmitowanymi w ramkach pól ramki są 0-9, A-F.Połączone w system urządzenia stałe (łącznie z przedziałami ciszy) monitorująmagistrale.Po odebraniu zawartości pola adresu urządzenia sprawdzają, czyprzesyłany adres jest ich adresem własnym.Jeżeli tak, to kontynuują interpretacjepozostałych pól wchodzących w skład ramki.Format ramki w trybie RTU.Ramkę kończy przerwa czasowa trwająca co najmniej 3.5 x długości znaku.Po tym odstępie można wysyłać następną ramkę, traktując go jako jej przerwępoczątkową.Cała ramka musi być przesłana w postaci ciągłej, tzn.odstęp międzykolejnymi znakami tworzącymi ramkę nie może być większy niż 1.5 x długośćznaku
[ Pobierz całość w formacie PDF ]