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Modbus

  • Un protocollo semplice per la comunicazione industriale dagli anni '70
  • Ancora ampiamente utilizzati in fabbriche, impianti e sistemi di automazione
  • Scoprite come il Modbus permette alle macchine di "parlare" in tempo reale

Cosa troverete in questa pagina

Tabella dei contenuti
  • Che cos'è il Modbus?
  • Quali tipi di dispositivi supportano Modbus?
  • Come funziona il Modbus?
  • Dove viene utilizzato il Modbus?
  • Monitoraggio Modbus
  • Fonti

PRTG è compatibile con tutti i principali produttori, prodotti e sistemi

compatibile con tutti i principali produttori, prodotti e sistemi

Che cos'è il Modbus?

Il Modbus è un protocollo di comunicazione dati basato su un modello richiesta-risposta. Precedentemente indicato come protocollo master-slave, nel 2020 l'organizzazione Modbus ha sostituito i termini master e slave con server e client.

Il Modbus viene utilizzato per trasmettere informazioni tra dispositivi collegati a bus o reti tramite linee seriali o Ethernet e, sempre più spesso, tramite wireless.

Il Modbus è il protocollo di rete più utilizzato nel settore della produzione industriale. Il caso d'uso più comune è la comunicazione tra un'interfaccia uomo-macchina (HMI) o un sistema di supervisione e acquisizione dati (SCADA) e un sensore, un programmable logic controller (PLC) o un controllore di automazione programmabile (PAC). IT offre un metodo indipendente dall'hardware ed economico per consentire l'interoperabilità di apparecchiature di automazione diverse.

Il Modbus è popolare perché è open source, semplice da usare e utilizzato ovunque, il che lo rende una soluzione affidabile per trasferire I/O discreti o analogici e dati di registro tra dispositivi di controllo.

Modbus è un protocollo di messaggistica a livello di applicazione, posizionato al livello 7 del modello OSI. La porta predefinita è 502 su un dispositivo server Modbus.

Infografica Modbus

Storia del Modbus

Il primo protocollo Modbus - Modbus RTU (Remote Terminal Unit) - è stato originariamente pubblicato dai sistemi Modbus (ora Schneider Electric) nel 1979 come protocollo di programmazione da utilizzare con i suoi PLC. Modbus è un protocollo aperto, ma il termine "Modbus" è un marchio registrato di Schneider Electric.

Modbus RTU è un semplice protocollo di comunicazione seriale. Nel corso del tempo è cresciuta l'esigenza di uno standard che permettesse implementazioni più complesse utilizzando i protocolli di trasporto più diffusi, come il Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) e lo User Datagram Protocol (UDP). Sviluppata nel 1999, la variante Modbus ha risposto a questa esigenza.

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Quali tipi di dispositivi supportano Modbus?

Esempi di dispositivi Modbus sono l'hardware HMI, le interfacce e i moduli I/O, i sensori, i modem, i controllori di dispositivi, i PLC, i gateway di rete, gli adattatori host di rete, gli inverter CA/CC, le RTU, l'hardware SCADA, i driver di dispositivi software, i dispositivi smart home, i router, ecc. La maggior parte delle implementazioni reali di Modbus riguarda dispositivi che trasferiscono piccole quantità di dati alla volta in scenari in cui la velocità non è un requisito critico, ad esempio il monitoraggio della temperatura.

Varianti di Modbus

Esistono diverse varianti di Modbus; varianti piuttosto che versioni, in quanto non sono interoperabili sullo stesso segmento di rete e hanno usi diversi.

Modbus RTU

Modbus RTU è la variante più comune e viene utilizzata per le connessioni seriali.

Esistono due tipi di connessioni seriali Modbus, Modbus RTU e Modbus ASCII. Per comodità, Modbus RTU e Modbus ASCII sono di solito indicati genericamente come Modbus RTU, in gruppo con le varianti che utilizzano cavi seriali.

Con Modbus RTU, i dati vengono trasmessi in formato binario. Con Modbus ASCII, i dati sono presentati in formato ASCII leggibile. I messaggi binari sono più brevi di quelli ASCII e teoricamente più veloci da trasmettere e ricevere, mentre i messaggi ASCII hanno il vantaggio di poter essere facilmente monitorati dagli amministratori.

Una differenza importante per gli sviluppatori è che i messaggi Modbus RTU non hanno token di inizio testo. Invece, il dispositivo ricevente in una transazione ascolta un periodo di "silenzio" per determinare l'inizio di un nuovo messaggio. I messaggi ASCII hanno token di inizio testo.

Le connessioni seriali come RTU e ASCII sono connessioni punto-punto (P2P). Il P2P fornisce un canale di comunicazione tra due porte e le transazioni sono avviate solo dal dispositivo client. La comunicazione point-to-point non va confusa con la comunicazione peer-to-peer, che è una connessione che consente a entrambi i dispositivi di avviare la comunicazione. Un esempio di connessione P2P comune è l'uso di una chiavetta USB.

A differenza del Modbus TCP, il Modbus RTU può avere solo un dispositivo client e fino a 247 dispositivi server, a seconda dello standard di segnale fisico utilizzato, e per ogni dispositivo è necessaria una porta separata.

Le connessioni seriali che utilizzano cavi seriali sono più semplici da installare rispetto alle connessioni Ethernet, dove è necessario installare una scheda di rete e un software e configurare gli indirizzi IP.

Tipi di connessioni seriali in Modbus RTU

Nelle reti Modbus RTU, i messaggi vengono trasmessi secondo gli standard di segnale fisico RS-485, RS-422 o RS-232 approvati dall'EIA, che definiscono le caratteristiche elettriche dei driver e dei ricevitori utilizzati nelle comunicazioni seriali. EIA sta per Electronic Industries Alliance e RS sta per recommended standard. Possono essere utilizzati altri standard, ma questi sono quelli più comuni. Gli standard EIA sono interfacce di livello fisico che utilizzano chip convertitori di comunicazione per convertire il modo in cui i segnali vengono trasmessi da e verso diversi tipi di dispositivi. La velocità dei dati, il carico del driver, la tensione massima di uscita del driver, il baud rate, ecc. differiscono tra i tre standard. A volte, le implementazioni Modbus sono indicate con il tipo di interfaccia che utilizzano, ad esempio Modbus RS-232 o Modbus RS-485.

L'interfaccia RS-232, utilizzata con la prima versione di Modbus, è lenta, con una velocità massima di trasmissione dei dati di 20 kilobyte al secondo, consente solo cavi di lunghezza massima di 15 metri ed è limitata al collegamento di un dispositivo client e uno server. Tuttavia, l'RS-232 è ancora utilizzato, ad esempio, con le vecchie stampanti o come modo economico per collegare i PLC ad altri dispositivi che utilizzano l'RS-232. Esistono due tipi di dispositivi abilitati alla RS-232: i dispositivi DTE (Data Terminal Equipment), ad esempio i PC, e i dispositivi DCE (Data Communication Equipment), ad esempio i modem. Per far comunicare due dispositivi dello stesso tipo, essi vengono collegati tramite un cavo RS-232 inverso.

I sistemi moderni richiedono che Modbus possa supportare la connessione di più dispositivi server, facilitare trasferimenti di dati più veloci e fornire trasferimenti di dati su distanze maggiori. A tal fine, sono stati utilizzati i protocolli RS-485 e RS-422. RS-485 e RS-422 (meno utilizzati) facilitano l'uso di metodi di cablaggio multidrop (collegamento di più dispositivi server a dispositivi client), estendono la portata delle trasmissioni fino a 4.000 piedi prima che sia necessario un ripetitore e hanno una velocità di trasmissione dei dati da 10 megabit al secondo (Mbps) a 100 kilobit al secondo.

Senza un ripetitore, l'RS-485 è configurato con un cavo dorsale, il bus, lungo il quale i dispositivi sono collegati a margherita. L'RS-485 può collegare in multidrop fino a 32 dispositivi client. L'aggiunta del vantaggio di fornire una migliore immunità al rumore rispetto allo standard RS-232 originale è che l'RS-485 è in grado di collegare in multidrop fino a 32 dispositivi client. È possibile aggiungere fino a 256 dispositivi server a un segmento di rete RS-485 utilizzando dei ripetitori. L'RS-485 può essere full duplex (modalità a 4 fili) o half duplex (modalità a 2 fili).

Modbus TCP

Modbus TCP - talvolta chiamato Modbus Ethernet - è un protocollo Ethernet industriale che utilizza IPS al livello di trasporto. IT viene utilizzato per creare una rete multipunto in cui un singolo dispositivo client può comunicare con più dispositivi server su un livello fisico Ethernet. Con Modbus TCP, un messaggio viene avvolto in un pacchetto TCP, che viene poi avvolto in un pacchetto IPS, che utilizza la segnalazione elettrica Ethernet per trasmettere il pacchetto. La funzione principale del TCP è quella di garantire la corretta ricezione dei pacchetti di dati, mentre l'IPS assicura che i messaggi siano indirizzati e instradati correttamente.

Esistono due tipi di connessioni Ethernet Modbus. Le varianti Modbus TCP e Modbus over TCP sono di solito indicate genericamente come Modbus TCP. Modbus TCP è un pacchetto Modbus TCP in un involucro TCP, mentre Modbus over TCP è un pacchetto Modbus RTU in un involucro TCP. A rigore, quest'ultimo potrebbe essere chiamato Modbus RTU over TCP, ma viene raggruppato con Modbus TCP perché utilizza Ethernet.

Una connessione Ethernet è più veloce di una connessione seriale, anche se la velocità non è di solito un requisito critico per il funzionamento di molti dispositivi Modbus, come il rapporto sulle temperature. Inoltre, è più affidabile e consente la trasmissione di dati su distanze maggiori.

A differenza del Modbus RTU, il Modbus TCP consente a più dispositivi di utilizzare una singola porta di rete e i messaggi includono un'intestazione di 7 byte, chiamata intestazione del protocollo di applicazione Modbus (MBAP). L'intestazione MBAP identifica l'unità di dati di applicazione Modbus (ADU) utilizzata, che a sua volta serve a identificare il protocollo di trasporto da utilizzare. Modbus TCP consente la connessione simultanea di migliaia di dispositivi server e supporta più dispositivi client in una rete.

Esistono altre varianti del protocollo Modbus originale, sviluppate per casi d'uso specifici. Pemex Modbus ed Enron Modbus sono stati sviluppati per supportare dati storici e flussi di eventi nelle industrie del petrolio, del gas e del petrolio. Enron Modbus supporta nativamente interi a 32 bit e variabili floating point.

Modbus sicuro

Il protocollo Modbus Security è stato pubblicato nel 2018 per implementare alcune caratteristiche di sicurezza senza apportare modifiche alla specifica originale.

Secure Modbus utilizza il Transport Layer Security (TLS). Fornisce un'autorizzazione basata su certificati che utilizza informazioni sul ruolo trasferite tramite estensioni del certificato. L'autorizzazione è specifica del prodotto e viene invocata dal gestore del codice funzione Modbus. IT fornisce anche un'autenticazione basata su certificati.

Modbus Plus

Modbus Plus, un protocollo di rete ad alta velocità con passaggio di token, è di proprietà di Schneider Electric e non è una variante di Modbus; è necessario utilizzare cablaggi e terminatori proprietari. Con Modbus Plus, la struttura principale dei messaggi è peer-to-peer, ma Modbus Plus può funzionare anche su reti P2P e multidrop. Modbus Plus richiede un coprocessore dedicato e utilizza un doppino a 1 Mbps. IT è attivato dalla transizione anziché dalla tensione come le varianti di Modbus.

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Come funziona il Modbus?

Connessioni seriali

A ogni dispositivo server viene preassegnato un ID univoco. Quando un client richiede dati a un dispositivo server, utilizza il primo byte del messaggio per identificare il dispositivo server che deve rispondere.

La struttura dei messaggi Modbus utilizza un frame ADU/PDU. L'unità di dati di protocollo (PDU) è indipendente dai livelli di comunicazione sottostanti. L'ADU comprende l'indirizzo del dispositivo server, la PDU e un campo di checksum. La PDU include un codice funzione con un comando di lettura o scrittura ed eventuali dati, se pertinenti. L'ADU determina l'inizio e la fine di un frame di richiesta, in modo che un dispositivo ricevente sappia sempre quando un messaggio è iniziato e quando è stato completato. I formati dei frame non sono interoperabili tra le varianti.

Le informazioni sui dati richiesti da un dispositivo client sono memorizzate sui dispositivi server in un massimo di quattro tabelle. Due tabelle memorizzano valori discreti on/off (bobine) e due tabelle memorizzano valori numerici (registri). Esiste una tabella di sola lettura per gli ingressi e una tabella di lettura-scrittura per le uscite sia per le bobine che per i registri. Le tabelle vengono navigate su un dispositivo server utilizzando una mappa Modbus che definisce quali sono i dati, dove sono memorizzati e in quale formato.

Nella mappa Modbus sono specificate anche le informazioni sugli offset. Agli indirizzi dei dati di un dispositivo server Modbus viene assegnato un numero compreso tra 1 e 10000. Tuttavia, gli indirizzi dei dati nei messaggi stessi utilizzano numeri compresi tra 0 e 9999. Ciò significa che è necessario sottrarre un offset dall'indirizzo di un dispositivo prima di utilizzarlo in un messaggio. I produttori di dispositivi possono specificare gli offset utilizzati dai loro prodotti.

I modelli di dati possono variare da un dispositivo all'altro a seconda delle esigenze, ad esempio un particolare dispositivo può memorizzare solo ingressi discreti.

Il Modbus trasmette solo due tipi di dati. I registri sono interi senza segno a 16 bit utilizzati per memorizzare gli ingressi e le uscite analogiche. Le bobine sono singoli bit binari e possono rappresentare uno stato di ON o OFF. Non esiste una rappresentazione per i valori negativi e i numeri floating point. Gli interi negativi vengono trasmessi utilizzando il formato del complemento a due. Esistono alcune soluzioni per trasmettere i floating point, ad esempio arrotondando una frazione per eccesso o per difetto o trasmettendola in due registri, cioè utilizzando due registri per emulare un tipo di dati a 32 bit. Modbus specifica quanti registri devono essere letti o scritti e, secondo le specifiche, "utilizza una rappresentazione 'big-endian' per gli indirizzi e i dati. Ciò significa che quando viene trasmessa una quantità numerica più grande di un singolo byte, il byte più significativo viene inviato per primo" Alcuni produttori di dispositivi utilizzano una rappresentazione "little-endian". Entrambi i metodi funzionano se i dispositivi client e server utilizzano lo stesso metodo.

Il Modbus fornisce servizi specificati da codici funzione. Quando un dispositivo client comunica con un dispositivo server, il secondo byte del messaggio contiene un codice funzione che indica al dispositivo server a quale tabella accedere e cosa fare, ad esempio recuperare alcuni dati per il dispositivo client o scrivere alcuni dati inviati dal dispositivo client.

I codici funzione comprendono codici pubblici, utente e riservati. I codici funzione pubblici sono documentati pubblicamente e convalidati dalla comunità di Modbus.org, i codici funzione definiti dall'utente sono codici personalizzati e i codici riservati sono riservati a specifiche implementazioni legacy e non sono disponibili per l'uso pubblico.

Per ogni messaggio viene eseguito un controllo di ridondanza ciclica (CRC). Il CRC è un codice di rilevamento degli errori utilizzato per individuare modifiche accidentali ai dati trasmessi. IT viene calcolato prima dell'inizio di una trasmissione e di nuovo quando un messaggio viene ricevuto. Due byte in ogni messaggio sono utilizzati per memorizzare questo valore con il Modbus.

I messaggi includono anche informazioni sul numero di bit di dati da leggere o scrivere, sul numero di registri da leggere o scrivere e sul numero totale di bit di dati nella richiesta o nella risposta.

Quando un dispositivo server risponde a una richiesta di un dispositivo client, utilizza il campo del codice funzione per indicare che la risposta è andata a buon fine riecheggiando il codice funzione originale, oppure restituisce un codice di errore nel campo del codice funzione se la richiesta non è andata a buon fine.

I dispositivi server non avviano mai messaggi, ad esempio non possono avviare un avviso a un dispositivo client e possono ricevere ma non rispondere ai messaggi broadcast. I messaggi di broadcast hanno un indirizzo di dispositivo server pari a 0.

Connessioni Ethernet

Generalmente indicati come Modbus TCP, Modbus TCP e Modbus TCP over UDP sono essenzialmente versioni della variante seriale di Modbus RTU con un'interfaccia IPS che funziona su reti Ethernet e in fibra, consentendo connessioni veloci e stabili.

Le transazioni di dati Modbus TCP funzionano in modo simile a quelle di Modbus RTU, con alcune differenze. Il TCP consente un numero maggiore di indirizzi rispetto al Modbus RTU, supporta più dispositivi client, consente velocità di trasmissione più elevate e permette di gestire un numero di dispositivi server pari a quello del livello fisico. Modbus TCP consente a più dispositivi client di inviare contemporaneamente richieste a un singolo dispositivo server e ai dispositivi client di trasmettere simultaneamente messaggi a più dispositivi client.

Modbus TCP include un'intestazione MBAP. L'intestazione di 7 byte viene aggiunta all'inizio dei messaggi e contiene un identificatore di transazione per identificare in modo univoco una richiesta, un identificatore di protocollo impostato a 0 per identificare il protocollo come Modbus (questo campo può essere utilizzato per il multiplexing all'interno del sistema), la lunghezza dei dati nel messaggio che segue e un identificatore di unità impostato dal dispositivo client per identificare il dispositivo server.

Con il TCP, l'ADU contiene il messaggio Modbus e le informazioni sul protocollo di trasporto utilizzato. Modbus include varianti di ADU personalizzate per supportare diversi protocolli di rete e bus.

Con Modbus TCP, il dispositivo server non ha bisogno di un ID perché utilizza un indirizzo IP e messaggi instradati dalla rete. Anche il campo checksum non è necessario, poiché il calcolo del checksum viene effettuato a livello Ethernet. Le informazioni di instradamento specifiche del metodo di trasporto, ad esempio TCP o UDP, sono memorizzate nell'ADU.

Modbus senza fili

Il Modbus wireless è sempre più utilizzato per risparmiare sui costi di cablaggio e quando i sensori sono situati in aree geografiche remote. Una rete Modbus può essere facilmente configurata per funzionare su un collegamento wireless, sostituendo i cavi a doppino comunemente utilizzati con RS-485, con un trasmettitore standard a ciascuna estremità della rete. Il Modbus wireless è trasparente per i dispositivi client e server, poiché i pacchetti di dati inviati e ricevuti in forma criptata vengono sempre riconvertiti nel formato originale prima che il dispositivo ricevente li riceva.

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Dove viene utilizzato il Modbus?

All'inizio, Modbus è stato progettato principalmente per l'uso con PLC e utilizzato in applicazioni di produzione industriale, ad esempio per comunicare i dati dei sensori a un PLC di supervisione.

Grazie alla proliferazione di router e gateway proprietari e aperti, oggi Modbus è utilizzato praticamente in ogni settore, tra cui petrolio e gas, gestione di immobili e build, telecomunicazioni, servizi cloud, telemedicina, case connesse, agricoltura, ingegneria, produzione di veicoli elettrici, fabbriche intelligenti, IoT, ricerca e controllo del clima, sicurezza, sistemi mission-critical, ecc. Il Modbus è utilizzato anche dalle aziende che forniscono servizi di integrazione di sistemi in questi settori e in altri settori in cui è presente un gran numero di dispositivi connessi, ad esempio nei data center e nell'Edge computing.

Poiché il Modbus supporta diversi tipi di mezzi di comunicazione, tra cui cavi a doppino intrecciato, wireless, fibre ottiche, telefoni cellulari e microonde, è un'opzione flessibile per sistemi complessi. I convertitori analogico-digitali (ADC) RS-485 consentono agli amministratori di monitorare le informazioni raccolte da più sensori in luoghi diversi attraverso un'unica interfaccia.

Lo sviluppo di moderne tecnologie gateway consente alle applicazioni e ai dispositivi high-tech e legacy di comunicare tramite Modbus. Ad esempio, tramite un gateway Modbus, l'infrastruttura di ricarica dei veicoli elettrici high-tech può comunicare con i sistemi di gestione dell'energia legacy.

Nell'IoT e nell'IIoT, un dispositivo IoT abilitato al Modbus può essere collegato a un dispositivo Modbus attraverso un gateway IoT che controlla altri dispositivi Modbus. Questa connessione consente connessioni P2P sicure su Internet che riducono l'uso di firewall e VPN e migliorano le prestazioni.

Modbus RTU è ideale nelle seguenti implementazioni: per comunicazioni locali in aree remote dove non c'è internet; dove i dispositivi hanno indirizzi statici e non cambiano rete; e dove è necessaria una conferma della fine di una richiesta o di una risposta di messaggio.

Il Modbus RTU è sconsigliato nei seguenti scenari: quando i dispositivi server devono essere in grado di inviare dati; per applicazioni con restrizioni di banda; quando i dispositivi cambiano rete o hanno un indirizzo sconosciuto; e per applicazioni che inviano dati a server cloud.

Le reti complesse che utilizzano Ethernet sono in grado di combinare tecnologie e applicazioni adeguate al codice per consentire l'uso di dispositivi abilitati al Modbus TCP.

Sicurezza del Modbus

Il Modbus dispone di funzionalità di rilevamento degli errori, tra cui CRC e diagnostica dei dispositivi, ma è ancora vulnerabile ai cyberattacchi e non è stato progettato per fornire funzionalità di sicurezza. Non esistono controlli di integrità o processi di autenticazione e i messaggi non sono criptati.

Il Modbus RTU presenta un rischio di cybersicurezza minore rispetto al TCP perché esiste un solo server. Con Modbus TCP, un aggressore potrebbe entrare nella rete mascherandosi come un nuovo server. Tuttavia, la variante Modbus Security affronta i problemi di cybersecurity di Modbus TCP.

Per mitigare le vulnerabilità di sicurezza del Modbus, i sistemi industriali possono utilizzare firewall, una rete privata virtuale (VPN) o un gateway Modbus OPC Unified Architecture (OPC UA) che cripta i dati inviati attraverso la rete.

Modbus OPC UA

Per trasferire i messaggi Modbus è possibile utilizzare qualsiasi livello di trasporto o gateway, ad esempio OPC UA o Message Queue Telemetry Transport (MQTT). Utilizzato per l'automazione industriale, OPC UA è un protocollo di comunicazione macchina-macchina indipendente dalla piattaforma. L'integrazione dei dispositivi Modbus in OPC UA può risolvere i problemi di sicurezza del Modbus e può anche fornire un'interfaccia grafica centralizzata per combinare e analizzare i dati provenienti da fonti diverse. I dispositivi Modbus sono solitamente RTU, mentre i dispositivi OPC UA sono Ethernet, quindi l'integrazione comporta un processo di conversione, ma sul mercato sono disponibili numerosi prodotti plug-and-play.

Vantaggi del Modbus

La comunicazione seriale Modbus è un modo semplice ed economico per collegare i dispositivi. Utilizza pochissima CPU o RAM. È tipicamente implementato in dispositivi piccoli e a basso costo che misurano piccole quantità di dati come temperatura, pressione, livelli di carburante, ecc.

La maggior parte, se non tutti, i settori industriali utilizzano i PC nei cicli di sviluppo, collaborazione e assistenza. Un'interfaccia seriale come il Modbus RTU è spesso più facile da usare per collegare le periferiche ai PC rispetto alle interfacce ISA o PCI. Le periferiche più comuni dei sistemi embedded, come i convertitori AC/DC, i sensori di temperatura e gli LCD, supportano tutte le interfacce seriali.

Un semaforo è un oggetto di sincronizzazione utilizzato per l'accesso a una risorsa comune da parte di più processi in un ambiente di programmazione parallelo. Le interfacce seriali consentono a piccoli processori di eseguire in modo indipendente piccole unità di lavoro, ma possono essere facilmente collegati a un'unità di elaborazione più grande senza la necessità di memoria condivisa o di semafori.

Ogni messaggio Modbus ha la stessa semplice struttura, quindi può essere facilmente analizzato. Gli elementi di base - indirizzo del server, codice funzione, dati e campo checksum - sono sempre nella stessa sequenza.

I moderni prodotti industriali, come PAC, dispositivi I/O e contatori, che possono utilizzare un'interfaccia seriale, Ethernet o wireless, possono ancora utilizzare Modbus.

I non programmatori, come gli ingegneri e i tecnici che lavorano sul campo, possono facilmente comprendere i concetti di bobina e registri e i semplici comandi per leggerli e scriverli.

Data la sua diffusione e l'interfaccia indipendente dai produttori, sono stati sviluppati molti strumenti e interfacce per migliorare l'interoperabilità tra applicazioni, dispositivi e dati.

Limitazioni di Modbus

Il Modbus non è adatto ad applicazioni che richiedono una risposta orientata agli eventi, come una condizione di allarme, e non consente ai dispositivi server di segnalare eccezioni non richieste.

La dimensione dei pacchetti Modbus è limitata a 253 byte, quindi i dispositivi possono trasferire solo circa 240 byte di dati effettivi.

La velocità di trasferimento dei dati con Modbus è relativamente bassa, anche se Modbus TCP è molto più veloce di Modbus RTU.

Modbus utilizza solo due tipi di dati, gli interi senza segno a 16 bit e i dati binari. Tuttavia, esistono dei workaround per supportare i trasferimenti di dati a 32 bit.

Modbus invia semplicemente i dati; non è possibile ottenere una descrizione significativa, come l'unità, la risoluzione o il nome di un oggetto dati direttamente in una richiesta. Ad esempio, è possibile sapere facilmente che la temperatura è di 25 gradi, ma non se tale valore è espresso in Celsius o Fahrenheit. Una soluzione a questo problema è l'utilizzo di un gateway OPC UA in grado di fornire metadati sui valori dei registri di mantenimento Modbus.

Modbus è semplice da usare, ma il fatto che utilizzi gli offset per l'indirizzamento può creare confusione. La soluzione è assicurarsi che gli sviluppatori leggano la documentazione (entrambi i dispositivi client e server devono utilizzare lo stesso metodo di offset) o che utilizzino un software di polling per determinare il formato e che utilizzino un simulatore Modbus per i test.

Il numero di dispositivi client e server supportati da una rete Modbus RTU dipende dallo standard di segnale fisico utilizzato, pertanto i requisiti della rete devono essere valutati prima di scegliere uno standard.

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Monitoraggio del Modbus

PRTG è una piattaforma personalizzabile per monitorare e controllare le connessioni RTU e TCP di Modbus. A tal fine, PRTG fornisce sensori personalizzati RTU esensori TCP. I sensori sono dispositivi di monitoraggio virtuali in grado di monitorare tutti i tipi di valori misurati per le connessioni che utilizzano Modbus. PRTG consente agli amministratori di contestualizzare e analizzare i dati dei dispositivi fisici che utilizzano Modbus attraverso un'interfaccia di facile utilizzo. Guardate qui un video sul funzionamento del sensore personalizzato Modbus TCP.

Nota: per vedere come Modbus si posiziona rispetto a protocolli di rete alternativi, come BACnet, LonWorks e M-Bus, leggete il post del blog di Paessler "Protocolli, gateway e metodi di trasmissione dati per il monitoraggio dello stato degli edifici".

Fonti

Scoprire di più

IT Explained: OPC UA

IT Explained: MQTT

Blog: L'hardware dietro l'Industrial Ethernet

Soluzioni: Monitoraggio del Modbus con PRTG

Manuale PRTG: Sensore personalizzato Modbus TCP

Manuale PRTG: Sensore personalizzato Modbus RTU

Video: Sensore Modbus TCP

Blog: Protocolli, gateway e metodi di trasmissione dati per il monitoraggio dello stato degli edifici

Visualizza le fonti dell'articolo
  • https://modbus.org/
  • https://modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b3.pdf
  • https://www.controlglobal.com/articles/2019/introduction-to-modbus/
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Modbus
  • https://www.optcore.net/difference-between-rs-232-rs-422-and-rs-485/
  • https://www.daviteq.com/blog/en/modbus-protocol-and-its-applications-in-iot/
  • https://realpars.com/rs232/
  • https://realpars.com/rs485/
  • https://www.kvaser.com/about-can/higher-layer-protocols/modbus/
  • https://www.ni.com/en-za/innovations/white-papers/14/the-modbus-protocol-in-depth.html
  • https://modbus.org/docs/MB-TCP-Security-v21_2018-07-24.pdf
  • https://www.novusautomation.com/site/default.asp?Idioma=1&TroncoID=053663&SecaoID=0&SubsecaoID=0&Template=../artigosnoticias/user_exibir.asp&ID=939463
  • https://assets.omega.com/manuals/M4055.pdf
  • https://www.mtl-inst.com/images/uploads/TSN_MTL838C_Modbus_Rev_1.pdf
  • https://control.com/technical-articles/making-sense-out-of-serial-communication-methods/
  • https://ipc2u.com/articles/knowledge-base/the-main-differences-between-rs-232-rs-422-and-rs-485/ / http://www.rs485.com/rs485spec.html
  • https://control.com/forums/threads/rs232-rs485-modbus.13861/
  • https://www.linkedin.com/pulse/modbus-rtu-verses-tcpip-whats-difference-david-bohn/
  • https://www.throughput.co.za/protocols/modbus-tcp-protocols.html
  • https://www.reddit.com/r/PLC/comments/8ncs99/modus_is_an_ok_protocol_with_pros_and_cons/
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