Введение в Modbus
В процессе обмена данными между нашими микроконтроллерами, а также между микроконтроллерами и ПК, устанавливаются различные спецификации содержания. Обе стороны, участвующие в обмене данными, должны соблюдать эти спецификации для обеспечения эффективной связи. Существуют различные протоколы для удовлетворения различных требований к устройствам и коммуникации, такие как I2C, SPI, UART и т. д. Modbus является одним из таких протоколов последовательной связи. Он стал промышленным стандартом в области протоколов связи для промышленного сектора и широко используется для подключения промышленных электронных устройств. Modbus играет важную роль в облегчении связи между различными устройствами в промышленных средах, такими как ПЛК, датчики и исполнительные механизмы.
Преимущества и особенности модуля Modbus
Наши решения на основе бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC) представляют собой передовые и эффективные решения для различных применений, требующих точного управления двигателем и высокой надежности.
Преимущества:
- Безупречная совместимость: Modbus позволяет различным устройствам от разных производителей эффективно взаимодействовать друг с другом.
- Надежность и стабильность: Modbus известен своей простотой и стабильностью, что делает его подходящим для критически важных приложений.
- Экономическая эффективность: Разработка модулей Modbus может помочь оптимизировать промышленные процессы и снизить общие эксплуатационные расходы.
Особенности:
- Поддержка протоколов Modbus RTU и Modbus TCP.
- Совместимость с различными типами данных, такими как целые числа, числа с плавающей запятой и строки.
- Настраиваемые скорости передачи данных, режимы адресации и настройки четности.
- Интеграция с различными аппаратными платформами и операционными системами.
Поддержка расширенного интерфейса
Продвижение продукта на рынке
Задержка менее 10 мс
Интегрированные мультиустройства
Применение модуля Modbus
Благодаря зрелому протоколу связи, высокой совместимости, простоте внедрения и обслуживания, модуль Modbus широко используется в различных устройствах, как показано ниже:
Устройства PLC
Модули ввода-вывода для удаленного сбора данных, поддерживающие протокол Modbus RTU, могут собирать данные с устройств ПЛК таких производителей, как Siemens, Mitsubishi, Omron, Schneider, Delta и Huichuan, обеспечивая связь с этими устройствами.
Устройства промышленной автоматизации
Модуль Modbus играет важную роль в системах управления промышленной автоматизацией, соединяя такие устройства, как ПЛК, датчики и исполнительные механизмы, для обеспечения функций мониторинга и управления. Например, он может использоваться для считывания данных датчиков, таких как температура, давление и расход.
Умные устройства для дома
В системах «умного дома» модуль Modbus может подключать различные датчики и исполнительные устройства, такие как «умные» лампочки, «умные» шторы и системы безопасности, обеспечивая дистанционное управление и автоматизацию операций.
Устройства мониторинга энергии
Протокол Modbus также может использоваться в системах мониторинга энергопотребления для подключения счетчиков электроэнергии, газа и воды, что позволяет собирать и анализировать данные об энергопотреблении, помогая пользователям более эффективно управлять ресурсами и экономить их.
Устройства платформы IoT
Модуль Modbus может служить основным компонентом платформ IoT, взаимодействуя с другими устройствами IoT для обмена, сбора, обработки и анализа данных. Кроме того, он может выступать в качестве пограничного вычислительного узла на платформе IoT, обрабатывая и пересылая полученные данные.
Инструменты и процессы разработки
Интегрированная среда разработки Arduino
Arduino IDE — это мощный инструмент для разработки модулей Modbus. Он предоставляет интуитивно понятный интерфейс и поддержку нескольких языков программирования, что позволяет разработчикам легко писать, компилировать и загружать код. IDE содержит богатые библиотеки и функции для быстрой реализации функций связи Modbus. Кроме того, он совместим с различными платами разработки Arduino. Кроме того, он также предоставляет функции отладки.
Подчиненный Modbus
Программное обеспечение Modbus Slave в основном используется для моделирования устройств Modbus slave или Modbus server, приема пакетов команд от главной станции и отправки обратно пакетов данных. Оно может моделировать до 32 подчиненных устройств/адресных доменов. Каждый интерфейс обеспечивает поддержку автоматизации OLE для отчетов Excel. Подобно пользовательскому интерфейсу Modbus Poll, оно поддерживает функции 01, 02, 03, 04, 05, 06, 15, 16, 22 и 23 и отслеживает данные последовательного порта.
Опрос Modbus
«Modbus Poll» — это программное обеспечение для ПК, которое имитирует главный узел протокола Modbus и в основном используется для эмуляции процесса связи с другими подчиненными устройствами в целях тестирования. Это программное обеспечение внутренне инкапсулирует стандартный стек протоколов Modbus и предоставляет удобный графический интерфейс для простоты эксплуатации. В настоящее время программное обеспечение поддерживает такие функции, как обнаружение сообщений об исключениях, просмотр необработанных сообщений и запись данных.
Процесс разработки:
Выбор оборудования
Выберите подходящие микроконтроллеры, интерфейсы связи и другие компоненты.
Разработка программного обеспечения
Напишите код прошивки или программного обеспечения для реализации протоколов связи Modbus.
Тестирование и валидация
Проведите тщательное тестирование, чтобы убедиться в совместимости и надежности.
Документация и развертывание
Подготовка руководств пользователя, технических паспортов и примечаний по применению для клиентов.
Возможности разработки Modbus
Ниже приведены подробные технические характеристики наших модулей Modbus, в том числе:
| Specification | Details |
|---|---|
| Supported Baud Rates | 9600, 19200, 38400 |
| Voltage Levels | 5V, 3.3V |
| Input/Output Options | Digital inputs, Analog outputs |
| Compatibility | Modbus RTU, Modbus TCP/IP |
| Electrical Interfaces | RS232, RS485, TCP/IP |
| Transmission Media | Twisted pair cables, Fiber optics, Infrared, Wireless |
| Modbus Protocol Types | ASCII, RTU, TCP |
Наш пример разработки модуля Modbus
XH-4020A Промышленный контроллер насоса 28 В постоянного тока 11 каналов Modbus-RTU
| Interface Parameters | |
|---|---|
| Bus Protocol | Modbus RTU |
| I/O Stations | 64 |
| Data Transmission Medium | RS485 Cable |
| Bus Connection | Terminal Blocks |
| Transmission Rate | 19200 bps |
| Transmission Distance | ≤1200m (station to station) |
| Technical Parameters | |
|---|---|
| Power Supply | 12~24 VDC |
| Weight | Approx. 200g |
| Size | 1209035mm |
| Protection Level | IP65 |
| Operating Temperature | -20~+70°C |
| Storage Temperature | -40~+85°C |
| Relative Humidity | 85%, no condensation |
| Power Connection Method | Socket |
| Configuration Method | Via PLC programming software |
| Digital Output | |
|---|---|
| Rated Voltage | 24VDC (±10%) |
| Signal Points | 32 |
| Signal Type | NPN |
| Load Type | Resistive Load |
| Single Channel Rated Current | Max: 1A |
| Port Protection | Overvoltage, Overcurrent Protection |
| Isolation Voltage | 1000V |
| Channel Indicator Light | Red LED Light |
| Isolation Method | Electromagnetic Isolation |
ELT-2000B Мониторинг влажности сельскохозяйственных почв 12 В, 8 входов Modbus-TCP
| Interface Parameters | |
|---|---|
| Bus Protocol | Modbus TCP |
| I/O Stations | 256 |
| Data Transmission Medium | Fiber Optic |
| Bus Connection | SC connectors |
| Transmission Rate | 1 Gb/s |
| Transmission Distance | ≤2 km (station to station) |
| Technical Parameters | |
|---|---|
| Power Supply | 24~48 VDC |
| Weight | Approx. 500g |
| Size | 180*120*45mm |
| Protection Level | IP67 |
| Operating Temperature | -40~+85°C |
| Storage Temperature | -50~+90°C |
| Relative Humidity | 90%, no condensation |
| Power Connection Method | Terminal blocks |
| Configuration Method | Via SCADA software |
| Digital Output | |
|---|---|
| Rated Voltage | 24VDC (±15%) |
| Signal Points | 64 |
| Signal Type | PNP |
| Load Type | Inductive Load |
| Single Channel Rated Current | Max: 2A |
| Port Protection | Overvoltage, Overcurrent Protection |
| Isolation Voltage | 1500V |
| Channel Indicator Light | Yellow LED Light |
| Isolation Method | Optical Coupling Isolation |
TPM-5500C Коммерческая система управления HVAC 24 В RS485&232 Modbus-RTU
| Interface Parameters | |
|---|---|
| Bus Protocol | Modbus RTU |
| I/O Stations | 32 |
| Data Transmission Medium | Wireless (Zigbee) |
| Bus Connection | Terminal blocks |
| Transmission Rate | 115200 bps |
| Transmission Distance | ≤100m (station to station) |
| Technical Parameters | |
|---|---|
| Power Supply | 48~60 VDC |
| Weight | Approx. 150g |
| Size | 150*100*30mm |
| Protection Level | IP54 |
| Operating Temperature | -10~+60°C |
| Storage Temperature | -30~+80°C |
| Relative Humidity | 80%, no condensation |
| Power Connection Method | Socket |
| Configuration Method | Via HMI Panel |
| Digital Output | |
|---|---|
| Rated Voltage | 24VDC (±20%) |
| Signal Points | 16 |
| Signal Type | Opto-Isolated |
| Load Type | Capacitive Load |
| Single Channel Rated Current | Max: 1.5A |
| Port Protection | Overvoltage, Overcurrent Protection |
| Isolation Voltage | 1200V |
| Channel Indicator Light | Blue LED Light |
| Isolation Method | Capacitive Isolation |