淺談(很淺)工業通訊-MODBUS

主要淺顯地介紹一下這個存在了40年以上的工業通訊格式Modbus

Modbus 這東西有印象, 高職、理工系所會教到的! (我是程式仔…. 別揍我! )

後來的 Ethernet IP, Modbus TCP, Profibus, EtherCAT 當你翻一翻這些原廠原文手冊的時候, 你會看到他們真的長得很像~

差別在於用甚麼網路架構、電氣特性以及通訊Bus頻寬

有些知名大廠會留好幾手, 這就要靠各位工程師自己去發掘了。

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< 什麼是MODBUS ? >

*以下文章某些段落真的不用我自己寫了, 因為人家寫得比我好🤣

固有摘錄自: 維基百科, NI序列通訊概觀

Modbus是一種串列通訊協定，是Modicon公司（現在的施耐德電氣 Schneider Electric）於1979年為使用可程式化邏輯控制器（PLC）通信而發表。Modbus已經成為工業領域通訊協定事實上的業界標準，並且現在是工業電子裝置之間常用的連線方式。

^[1] Modbus比其他通信協定使用的更廣泛的主要原因有：

1. 公開發表並且無著作權要求 ( 古早就開源?
2. 易於部署和維護 ( 好維護, 真的?
3. 對供應商來說，修改移動原生的位元或位元組沒有很多限制

Modbus允許多個 (大約240個) 裝置連接在同一個網路上進行通信，舉個例子，一個由測量溫度和濕度的裝置，並且將結果傳送給電腦。在資料採集與監視控制系統（SCADA）中，Modbus通常用來連接監視電腦和遠端終端控制系統（RTU）。

Modbus通訊協定_說得人話一點

1.棒球員之間的溝通

打者跟埔手打的暗號, 要事先溝通+擬定, 上場前就要充分演練, 打者與埔手才能在戰場上運用。

2.如果有看過捍衛戰士2的話, 你就會知道….

如果阿湯哥事先知道敵軍飛行員的手勢暗號, 是不是就能避免跟5代戰機纏鬥?

< 協定版本 >

Modbus協定目前存在用於序列埠(Serial port)、乙太網路(Ethernet)以及其他支持網際網路協定的網路的版本。

大多數Modbus裝置通訊是通過序列埠EIA-485實體層進行^[2]。

< 日常終端通訊設備 >

你的桌上型電腦、筆電主機板有機會支援這個裝置

• 記得要挑產品規格寫道: 附1個串列埠插座

主機板廠商會給你一個原生實體Serial port 插Pin, 不過你得自己買一張背板卡將其引導出來!

• 萬一我的電腦沒有原生實體Serial port 插Pin 怎麼辦?

每台電腦至少都會有PCIE, USB Port, 只要按照轉卡廠商驅動程式安裝, 基本上沒甚麼問題。

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< RS232 概要 >

RS232 為IBM 相容電腦所產生的通訊架構, 該架構只僅限 1:1 (點對點) 終端裝置通訊, 實體通訊線長度不超過15 m

很古早以前的接點數是25 D-Sub, 目前常用的是 9 D-Sub

通訊基本上都是採用交互握手的方式進行通訊,

這裡我不用太艱澀的方式來說明, 我用航海王人物的互動特性來舉例。

今天香吉士要跟索隆傳遞訊息!

1.香吉士先在腦袋內想好要罵他的話”綠藻頭”

2.香吉士想好了之後, 暖身的問候一下(Request)索隆: ㄟ~ 那個整天在睡覺的!

3.香吉士接下來罵索隆: “綠藻頭!” 。

4.索隆接收到髒話。

5.索隆情緒化反應了: 你這個”王x但!”

6.香吉士接收到索隆的髒話”王x但! “

7.香吉士得到了反饋, 繼續做自己的事情。

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< RS422, RS485 概要 >

這兩者差異就在電氣特性的不同

*所以RS232與 485,422 的接頭型狀若長一樣, 請先查明, 不要亂插!

很可能會導致通訊模組燒毀喔。

RS485

• 半雙工 half-duplex
• 只有一對差動 Differential pair, 它是一種經濟型且穩定的多從站網路型態。
• 通訊最遠距離 1.2 Km
• No.0站與 No.(N-1)站都要有終端電阻( 通常是100Ω 、120Ω 、330Ω )
• 最多底下子站可以通訊到 256站
• 一次發送32站

RS422

• 全雙工 full-duplex
• 有兩對差動 Differential pair且多從站網路型態。
• 穩定且高速
• 通訊最遠距離 1.2 Km
• 若真的距離太長, 可接上終端電阻 100~120Ω
• 最多底下子站可以通訊到 256站
• 一次發送10站

< 通訊電氣特性圖 >

圖來源