Tietokoneiden näyttöjä, joissa näkyy kuvaa automaatiolaboratorion laitteistosta. Monitoreiden takana näkyy sama laitteisto kuin kuvissa.

timohei.net / Opintojaksot / Aiemmin pitämäni opintojaksot / Automaation informaatiojärjestelmät /
Modbus

Modbus on Modiconin vuonna 1979 ohjelmoitaviin logiikkoihinsa suunnittelema ja julkaisema sarjaliikenneprotokolla. Protokollasta on muodostunut ns. de facto -standardi teollisuudessa.

Modbusin yleistymistä on edesauttanut, että se on avoin ja lisenssimaksuton, Verraten helposti käyttöönotettava, ja että se siirtää tietoa bitti- ja sanatasolla ottamatta kantaa niiden sisältöön.

Tyypillinen Modbus-protokollan sovelluskohde on etälaitteen (Remote Terminal Unit, RTU) yhdistäminen automaatiojärjestelmään tai ohjelmoitavaan logiikkaan. Alla olevassa erittäin hienossa kuvassa on esimerkki automaatiojärjestelmän ja laitteen X välisestä Modbus-kytkennästä.


Kuva 1. MetsoDNA:n liittäminen ulkoiseen laitteeseen Modbus-väylällä

Modbus-protokollasta on olemassa sarjaportti- ja TCP-versiot.

Modbusista on sarjamuotoiselle liikenteelle ("RS-väylät") kaksi muunnelmaa: Modbus RTU ja Modbus ASCII. Edellinen on kompakti binaarinen dataprotokolla, kun taas Modbus ASCII on tekstipohjainen. RTU-formaatissa käytetään tiedon eheyden tarkistukseen CRC-tarkistussummaa, kun taas ASCII-formaatti käyttää longitudinal redundancy check -tarkistussummaa.

TCP/IP-yhteyksille (esimerkiksi Ethernetin yli) on olemassa uudempia muunnelmia, kuten Modbus/TCP ja Modbus RTU/IP.

Tietomalli ja toimintokutsut ovat samanlaisia kaikille kolmelle yhteysprotokollalle; vain kapselointi (kuinka siirrettävä data on "paketoitu") on erilainen.

Modbus perustuu isäntä-orja (master-slave) -malliin, jossa isäntä aloittaa kommunikoinnin, mutta Ethernet-versiossa myös orja voi lähettää Modbus-komennon.

Jokaiselle Modbus-väylään liitettävälle laitteelle annetaan yksilöllinen osoite. Modbus-komento sisältää kohdelaitteen Modbus-osoitteen. Vain tämä laite suorittaa komennon, vaikka kaikki laitteet voivat vastaanottaa komennon. Kaikki Modbus-komennot sisältävät tarkisteen, jolla varmistetaan komennon kulkeminen virheettömänä.

Modbus-yhteys voi olla langallinen tai langaton esimerkiksi matkapuhelinverkon tai radiomodeemin välityksellä.

Rajoitukset

Modbus suunniteltiin 1970-luvun ohjelmoitavien logiikoiden tarpeisiin, eikä esimerkiksi tiedostojen siirto ei ole mahdollista. Modbus ei myöskään tue tiedon skaalausta, joten lähettävän ja vastaanottavan pään pitää etukäteen tietää siirrettävien mittausten skaalat. Isäntä-orja -luonteesta johtuu, että kenttälaitteen ei itse ole mahdollista raportoida poikkeustilanteesta, vaan isäntälaitteen täytyy säännöllisesti kysellä jokaiselta kenttälaitteelta päivityksiä.

Lähteet