15. Интерфейс Modbus

Modbus — открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре «клиент-сервер». Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, а также сети TCP/IP (ModbusTCP).

Преимуществом Modbus является отсутствие необходимости специальных интерфейсных контроллеров. Основной недостаток Modbus- это сетевой обмен по типу ведущий-ведомый, что не позволяет ведомому устройству передавать данные по мере их появления и поэтому требует интенсивного опроса ведомых устройств. Протокол Modbus имеет 2 режима передачи. Один из них – это RTU (удаленное терминальное устройство) присутствует обязательно , второе –ASCII. Стандарт Modbus предусматривает применение физического интерфейса RS 485, RS 232, RS 422. Наиболее распространённым для организации промышленных сетей является двухпроводной интерфейс RS 485. Для соединения точка к точке могут использоваться RS 232 иRS 422.

Модель OSI протокола Modbus содержит 3 уровня:физический, канальный и прикладной. Физический уровень рекомендует в новых разработках использовать 2-х проводной интерфейс RS 485, но допускает применение 4-х проводной линии и интерфейса RS 232. Шина Modbus должна состоять из одного магистрального кабеля, от которого могут быть сделаны отводы. Магистральный кабель должен содержать 3 проводника в общем экране , 2 из которых представляют собой витую пару, а соединяет общие выводы всех интерфейсов в сети. Modbus-устройство обязательно должно поддерживать скорость обмена 1900 и 19200 бит/сек, причём 19200 устанавливается по умолчанию. Скорость передачи должна выдерживаться в передатчике с погрешностью не хуже 1 % , а приемник должен принимать данные при отклонении скорости передачи до 2 %. Сегмент сети , не содержащий повторителей интерфейса должен содержать до 32 устройств. Максимальная длинна магистрального кабеля при скорости 9,6 Кбит/сек 1 км.

Канальный уровень протокола Modbus предполагает, что только одно ведущее устройство и до 247 ведомых устройств могут быть объединены в промышленную сеть. Обмен данными всегда инициируется ведущим. Ведомое никогда не начинает передачу инфы пока не получит запрос от ведущего. Ведомые устройства не могут обмениваться данными друг с другом. Ведущее устройство может посылать запрос одновременно всем ведомым или только одному. Для широковещательного режима отдельный адрес.

Прикладной уровеньModbus обеспечивает коммуникацию между устройствами типаведущее-ведомое. Прикладной уровень не зависит от физического и канального, в частности он может использовать протокол Ethernet. Прикладной уровень основан на запросах с помощью кодов функций. Код функции указывает ведомому устройству, какую операцию оно должно выполнить.

16. Беспроводные локальные сети (блс)

БЛС используются в след. случаях :

- датчики и исполнительные устройства на подвижных частях;

- объекты, в кот нежелательно сверлить стены, портить дизайн(пожарная, охранная сигнализация в офисных зданиях);

- датчики для системы обогрева и кондиционирования воздуха и т.д.;

- эпизодическое программирование и диагностика ПЛК, когда прокладывать постоянные кабели нецелесообразно;

- объекты с агрессивными средами, вибрацией, находящимися под высоким напряжением;

- отслеживание траектории движения транспорта;

Любые объекты, для кот известно, что стоимость кабельных каналов, а так же работ по монтажу и обслуживанию существенно превышает стоимость заменяющей беспроводной системы;

- объекты во взрывоопасных зонах.

Беспроводные сети позволяют достичь след преимуществ:

- снизить стоимость установки датчиков;

- исключить профилактическое обслуживание кабелей;

- исключить дорогостоящие места разветвления кабеля;

- снизить трудозатраты и время на монтаж и обслуживание системы;

- снизить стоимость системы за счёт исключения кабелей;

- ускорить отладку системы и поиск неисправностей;

- обеспечить удобную модернизацию.

БЛС делятся на след классы:

- сотовые сети (WWAN);

- беспроводные (LAN);

- беспроводные сети датчиков.

Беспроводные сети уступают проводным по след характеристикам:

- время доставки сообщений;

- помехозащищённость;

- надёжность связи;

- ограниченная дальность связи без использования ретрансляторов;

- резкое падение пропускной способности при увеличении количества одновременно работающих станций;

- безопасность.

Особенностью БС явл так же и то, что беспроводные трансиверы (приёмопередатчики) не могут передавать и принимать сигнал на одном и том же канале. Это связано с быстрым падением мощности излучения в зависимости от расстояния. Сигнал собственного передатчика оказался намного и сильнее принимаемого сигнала и заглушает его, поэтому трансиверы не м прослушивать линию во время передачи.

Для решения этой проблемы м, например, использовать сигнал «занято». В общем случае используется обмен пакетами запроса на передачу.

Для уменьшения количества ошибок м использовать методы:

- передача дополнительных сообщений корректирующего кода с высокой избыточностью;

- отправление одновременно нескольких одинаковых пакетов;

- приёмник делает повторный запрос только, если ни один из пакетов не был принят без ошибок;

- использование гибридного метода, в кот сочетаются повторная передача, избыточные корректирующие коды и , так называемые, таймауты.