Cosa sono i protocolli Modbus RTU e Modbus TCP?
Negli anni '70, il settore dell'automazione industriale era in un periodo di rapido sviluppo. Il rapido sviluppo dell'industria ha portato anche alcuni problemi. All'epoca, i diversi produttori di apparecchiature utilizzavano protocolli diversi, che rendevano le loro apparecchiature incapaci di comunicare tra loro.
Per risolvere questo problema è stato creato il protocollo Modbus. Si tratta di un protocollo aperto e standardizzato che può supportare una varietà di tipi di dati e codici funzione per soddisfare le diverse esigenze di comunicazione. Protocollo Modbus ha 3 tipi, tra cui ASCII, RTU e TCP.
Quando il protocollo Modbus utilizza la trasmissione tramite porta seriale, è possibile selezionare i primi due tipi, ma i dati devono essere verificati. Quando si utilizza la trasmissione Ethernet, si usa il tipo TCP, che non richiede checksum. Il Modbus ASCII è meno utilizzato a causa dell'inefficienza della trasmissione dei dati utilizzando principalmente codici ASCII. Al contrario, Modbus RTU e Modbus TCP sono più adatti all'uso in ambienti industriali moderni che richiedono una maggiore efficienza di trasmissione. In questo articolo analizzeremo questi due protocolli, ne presenteremo i principi di funzionamento e gli scenari di applicazione, sperando di esservi utili.
Principio di comunicazione Modbus
Il principio della comunicazione Modbus è questo: utilizza la modalità di comunicazione master-slave. Ciò significa che esistono dispositivi master e slave e che il dispositivo master può inizializzare la trasmissione e quindi inviare una richiesta al dispositivo slave. Il dispositivo slave non può rispondere attivamente alla richiesta, ma può solo rispondere in base alla richiesta del dispositivo master. Il dispositivo slave esegue quindi l'operazione richiesta e invia una risposta al dispositivo master. Il dispositivo master riceve la risposta e la analizza, completando così il processo di comunicazione.
Un dispositivo master può essere collegato a uno o più dispositivi slave contemporaneamente, ma in una comunicazione possono esserci solo un dispositivo master e un dispositivo slave. Se un dispositivo master si collega a un solo dispositivo slave, questi comunicano tra loro in modalità unicast. Tuttavia, se il dispositivo master è collegato a più di un dispositivo slave, è necessario selezionare la modalità broadcast per la comunicazione.
Come funziona Modbus RTU
Modbus RTU supporta diverse interfacce elettriche, come RS 232, RS 485 e RS 422. Trasmette i dati in forma binaria e ogni byte contiene due numeri esadecimali a 4 bit. I comandi del protocollo RTU sono costituiti da 5 parti: codice indirizzo, codice funzione, indirizzo iniziale, dati e codice di controllo. Ad esempio, istruzione di invio: 01 03 76 83 00 0C AE 6F, dove 01 è il codice di indirizzo, a nome dell'indirizzo dello slave; 03 è il codice di funzione, che significa "lettura"; 76 83 è l'indirizzo del registro; 00 0C è il numero di registri letti; AE 6F rappresenta il checksum CRC.
Modbus RTU Scenari di applicazione
Perché Modbus RTU è semplice e stabile in forma binaria per la trasmissione dei dati. È quindi molto adatto per comunicazioni a lunga distanza, scenari di cablaggio difficili o scenari con un'ampia distribuzione di dispositivi. Ad esempio, scenari di automazione industriale, piccoli sistemi di controllo, ecc.
Principio di funzionamento di Modbus TCP
Modbus TCP è stato creato per consentire la trasmissione dei dati Modbus su Ethernet, utilizzando la porta TCP502. Modbus TCP si basa su Modbus RTU, più l'intestazione MBAP. Poiché il TCP si basa su un servizio di connessione affidabile, non utilizza più i checksum CRC ma si affida ai meccanismi di rilevamento e correzione degli errori propri del TCP. Ad esempio, inviare il comando: 68 68 00 00 00 06 01 03 33 65 00 04. Tra questi, 68 68 è il numero di sequenza del messaggio; 00 00 indica che si tratta del protocollo Modbus TCP utilizzato; 00 06 indica il numero di byte successivi; 01 è l'indirizzo dello slave; 03 è il codice funzione; 33 65 indica l'indirizzo del registro; 00 04 è il numero di registri.
Modbus TCP Scenari di applicazione
Il Modbus TCP viene spesso utilizzato in scenari più complessi grazie alla sua elevata velocità di trasmissione e affidabilità. Ad esempio, sistemi di controllo di grandi dimensioni, sistemi di controllo degli edifici, ecc.
In pratica, occorre valutare se utilizzare il protocollo Modbus RTU o Modbus TCP. Se si dispone di un'infrastruttura di rete esistente, se si devono scambiare grandi quantità di dati e se la risposta è rapida, il protocollo TCP è una buona scelta. Se avete bisogno di una comunicazione semplice, a basso costo e a lunga distanza, l'uso di RTU è una scelta saggia.
Modbus RTU e Modbus TCP sono come una coppia di buoni amici, ognuno ha i suoi vantaggi e insieme contribuiscono allo scambio efficace di dati tra i dispositivi. Con lo sviluppo dell'Industria 4.0, saranno integrati in un numero sempre maggiore di nuove tecnologie. Guardiamo al futuro, creeranno più valore per lo sviluppo dell'automazione industriale!