Hoe verbind ik Modbus TCP/IP?
I. Overzicht van de overeenkomst
MODBUS TCP (Transmission Control Protocol) is een veelgebruikt serieel communicatieprotocol in industriële omgevingen, oorspronkelijk ontworpen voor apparaten die via seriële communicatielijnen zijn verbonden. In de loop der tijd is MODBUS TCP echter ook een gangbaar communicatieprotocol geworden voor apparaten die via netwerken, meestal Ethernet, zijn verbonden. MODBUS TCP Hiermee kunnen apparaten via een netwerk met elkaar communiceren, waardoor bewaking en bediening op afstand mogelijk worden.
Modbus-TCP is de implementatie van het Modbus-protocol op Ethernet, gebaseerd op de TCP/IP-protocol Het behoudt de kernfuncties van Modbus (zoals het datamodel en de opcodes), maar encapsuleert data in TCP/IP-pakketten, waarbij de betrouwbaarheid van TCP wordt benut om een nauwkeurige gegevensoverdracht te garanderen.
II. Basisstructuur van MODBUS TCP-protocol
- Client/server-model:
- De client (meestal een pc, PLC of ander besturingsapparaat) initieert de verbinding en verzendt verzoeken.
- De server (meestal een beheerd apparaat of een slave-apparaat) ontvangt verzoeken en stuurt antwoorden terug.
De communicatie maakt gebruik van een client-servermodel, waarbij de client (masterstation) actief verzoeken initieert en de server (slavestation) daarop reageert. De standaardpoort die wordt gebruikt is 502.
2. Transactiestructuur:
- Transactie-ID: Wordt gebruikt om onderscheid te maken tussen verschillende verzoeken en antwoorden.
- Protocol-ID: Meestal 0, gebruikt om de te identificeren MODBUS-protocol.
- Lengte: Veld voor de lengte van de gegevens.
- Eenheidsidentificatie: Afgeleid van het adres van het apparaat.
- Functiecode: Geeft het type verzoek aan (zoals register lezen/schrijven).
- Data: Specifieke gegevens met betrekking tot de functiecode.
- Foutcontrole: gebruikt om de integriteit van gegevens te controleren.
3. Structuur van het dataframe:
Gegevens worden verpakt in TCP/IP-pakketten, die uit twee delen bestaan: de MBAP-berichtheader en de PDU (Protocol Data Unit).
- MBAP-telegramheader (7 bytes): transactie-ID, protocol-ID, lengte en eenheids-ID.
Transactie-identificatie (2 bytes): identificeert het verzoek-antwoordpaar uniek en garandeert een overeenkomst.
Protocol-identificatie (2 bytes): vastgesteld op 0x0000, wat Modbus-TCP aangeeft.
Lengteveld (2 bytes): Geeft het aantal bytes van de volgende PDU aan (inclusief de eenheidsidentificatie en functiecode).
Eenheidsidentificatie (1 byte): equivalent aan een slave-adres, waarmee apparaten op het netwerk worden geïdentificeerd.
- PDU (Protocol Data Unit): Functiecode en gegevens, identiek aan Modbus-RTU.
Functiecode (1 byte): definieert het type bewerking (zoals het lezen/schrijven van een spoel of register).
Data: Variabele lengte, met daarin het adres en de waarde die nodig zijn voor de bewerking.
III. Communicatieproces
- Verbinding tot stand brengen: Er wordt een TCP-verbinding tot stand gebracht tussen de client en de server. De client initieert een verzoek via de TCP-verbinding (poort 502), waarna de server luistert en reageert.
- Verzoek verzenden: De client verzendt een MODBUS TCP Een frame met daarin de functiecode en de benodigde gegevens.
- Ontvangst van een reactie: De server verwerkt het verzoek, voert een bewerking uit (zoals het uitlezen van een register) en stuurt een reactiebericht terug. Als de bewerking mislukt, stuurt de server een uitzonderingsreactie terug (waarbij de hoogste bit van de functiecode op 1 wordt gezet, vergezeld van een uitzonderingscode).
- Verbinding sluiten (optioneel): U kunt de TCP-verbinding indien nodig sluiten.
IV. Algemene functiecodes
- 01: Spoelstatus uitlezen (Discrete ingang uitlezen)
- 02: Invoerstatus lezen (Invoerregister lezen)
- 03: Lees het aandelenregister (Lees de waarde van het aandelenregister)
- 04: Lees het invoerregister (Lees de waarde van het invoerregister)
- 05: Schrijf een enkele spoel
- 06: Schrijf naar een enkel register
- 15: Schrijf meerdere spoelen
- 16: Meerdere registers schrijven
- 17: Meerdere registers schrijven (met masker)
V. Voorzorgsmaatregelen
- Zorg ervoor dat de MODBUS TCP De service aan de serverzijde is gestart en luistert op de juiste poort (standaard is 502).
- De firewall- en netwerkinstellingen moeten mogelijk correct worden geconfigureerd om TCP-verkeer via de aangewezen poorten door te laten.
- Gebruik de juiste eenheidsidentificatie en functiecode om met het apparaat te communiceren.
- MODBUS TCP wordt vanwege zijn eenvoud en brede compatibiliteit veel gebruikt in industriële automatiserings- en bewakingssystemen. Met een juiste implementatie en configuratie kan effectieve communicatie en beheer op afstand tussen apparaten worden gerealiseerd.