Modbus - это открытый протокол связи, используемый для передачи информации между электронными устройствами. Передача данных происходит между контролирующими и периферийными устройствами (по типу «ведущий-ведомый»), а связь между узлами осуществляется с помощью сообщений типа «отправить запрос» и «прочитать ответ». Существует несколько версий протокола Modbus таких, как Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP и Modbus Plus. Устройства Sentera используют версию Modbus RTU.
Каждое сообщение Modbus имеет одинаковую структуру, что позволяет стандартизировать передачу данных между устройствами от разных производителей и делает этот протокол универсальным для применения в различных сферах промышленной автоматизации и системах ОВиК. Инициатором передачи данных всегда выступает контроллер. После отправки сообщения периферийное устройство интерпретирует его и отвечает на него. Каждое периферийное устройство имеет свой собственный адрес Modbus ID, на который оно отвечает при обращении к контроллеру. Все остальные устройства в сети игнорируют сообщение, если указанный адрес не совпадает с их собственным. Функциональный код сообщения сообщает периферийному устройству, следует ли ему читать или записывать данные из регистров внутренней памяти. Поле данных содержит запрашиваемые или отправляемые данные. Такая стандартизированная структура повышает надежность передачи данных. Modbus можно рассматривать как универсальный язык. Устройства Sentera также обмениваются информацией по протоколу Modbus. Это позволяет упростить их совместную работу. Настройка параметров устройств Sentera также легко осуществляется через связь Modbus.
Некоторые устройства Sentera имеют два канала Modbus:
- Ведущий канал (Master) для подключения ведомых устройств
- Ведомый канал (Slave или Gateway) для подключения к ведущему контролирующему устройству (например, SenteraWeb или BMS - система управления зданием).
Не все данные, доступные на канале Master, автоматически доступны на канале Slave. Их необходимо «запрограммировать» (т.е. внести в прошивку устройства).
Изменив прошивку, типичное ведомое устройство (например, датчик) может стать ведущим. Компания Sentera самостоятельно разрабатывает прошивки для всех своих устройств, при необходимости есть возможность создать кастомную прошивку под конкретную вентиляционную установку или проект.
- Ведущий канал (Master) для подключения ведомых устройств
- Ведомый канал (Slave или Gateway) для подключения к ведущему контролирующему устройству (например, SenteraWeb или BMS - система управления зданием).
Не все данные, доступные на канале Master, автоматически доступны на канале Slave. Их необходимо «запрограммировать» (т.е. внести в прошивку устройства).
Изменив прошивку, типичное ведомое устройство (например, датчик) может стать ведущим. Компания Sentera самостоятельно разрабатывает прошивки для всех своих устройств, при необходимости есть возможность создать кастомную прошивку под конкретную вентиляционную установку или проект.
Некоторые устройства (версии -M датчиков Sentera) не имеют аналогового выхода. Они не могут генерировать выходной сигнал. Они предназначены для работы в сети.
Другие (версии -H, -F и -G датчиков Sentera) имеют аналоговый выход. Они могут работать автономно, но могут быть и частью сети.
Выходной сигнал такого датчика может генерироваться на основе измерений, что представляет собой автономную функциональность. Однако в то же время этот сигнал может быть считан ведущим устройством сети (или BMS) или может быть перезаписан ведущим устройством сети (например, планировщиком SenteraWeb).
Такие устройства должны быть настроены перед установкой, все параметры и настройки находятся в карте регистров Modbus. Регистры делятся на 2 типа: входные регистры и holding регистры. Входные регистры могут содержать измеренные значения или настройки и доступны только для чтения данных. Holding регистры содержат настройки которые можно перезаписывать т.е обновлять.
Что такое бодрейт?
Бодрейт, в контексте связи Modbus RTU, означает скорость передачи данных по коммуникационной сети. Например, если канал связи имеет скорость передачи данных 19.200, это означает, что в секунду происходит 19.2000 изменений сигнала. Однако фактическая скорость передачи данных может отличаться в зависимости от используемой схемы кодирования. Например, если каждое изменение сигнала представляет собой один бит данных, то количество бит в секунду (bps) также будет равно 19,200. Но если схема кодирования позволяет передавать несколько битов за одно изменение сигнала, скорость передачи данных может быть выше скорости передачи.
Скорость передачи данных в Modbus RTU очень важна, поскольку она влияет на скорость, синхронизацию, расстояние передачи, помехоустойчивость и совместимость устройств. Выбор подходящей скорости передачи данных имеет решающее значение для обеспечения надежной и эффективной связи между устройствами Modbus.
Скорость передачи данных играет решающую роль в коммуникации Modbus RTU по следующим причинам:
1. Более высокая скорость передачи данных позволяет ускорить передачу данных, обеспечивая более эффективную связь между устройствами.
2. Оба устройства должны работать с одинаковой скоростью передачи данных, чтобы гарантировать, что они правильно понимают и интерпретируют передаваемые данные. Несоответствие скорости передачи данных может привести к повреждению данных или ошибкам связи.
3. Более высокие скорости передачи данных подходят для коротких расстояний, поскольку на больших расстояниях качество сигнала может ухудшиться, что приведет к ошибкам. Более низкие скорости передачи часто используются на больших расстояниях для поддержания надежной связи.
4. Более высокие скорости передачи данных более восприимчивы к шумам и помехам, что может привести к ошибкам в данных. В таких случаях использование более низкой скорости передачи данных может повысить надежность системы.
5. Скорость передачи данных, используемая при обмене данными Modbus RTU, должна поддерживаться как передающим, так и принимающим устройством. Некоторые устройства могут иметь ограничения по поддерживаемым скоростям передачи данных, поэтому перед установкой связи необходимо проверить их совместимость.
По умолчанию все устройства Sentera имеют скорость 19.200, и мы не рекомендуем изменять этот параметр.
Преимущества применения связи Modbus
Связь Modbus дает возможность использовать более длинные кабели в установках ОВиК по сравнению с аналоговыми сигналами. Теоретически, длина одного кабеля сети Modbus RTU может достигать 1000 м. Можно подключать ретрансляторы сигнала DPOM8-24-20 или PDM-8-MB и подключать новый кабель.
Концепция Power over Modbus или сокращенно PoM подразумевает, что напряжение питания 24 VDC передается по одному кабелю со связью Modbus. Еще один важный момент, который следует учитывать - максимальный ток, протекающий через разъем RJ45, не должен превышать 1,5 А. Преимущество этой технологии передачи электропитания и связи по одному кабелю состоит в более экономном использовании кабелей и простоте построения сети подключенных устройств, особенно в трудно доступных местах.
С помощью ретрансляторов сеть PoM можно разделить на сегменты. Коммуникации Modbus передаются в следующий сегмент, но каждый ретранслятор подает напряжение питания на локальные устройства. На практике мы рекомендуем использовать ретранслятор DPOM через 50-100 м, в зависимости от количества подключенных устройств. Благодаря такому сегментированию сети PoM можно упростить инсталляцию вентиляционного оборудования для больших расстояний в промышленных зданиях, паркингах и складских помещениях.
Примеры сети Modbus
Modbus особенно интересен для адаптивного управления скоростью вращения вентилятора, в зависимости от показаний датчика измеряющего условия окружающей среды, но может использоваться и в других приложениях. Множество датчиков Sentera по умолчанию совместимы с протоколом Modbus. У нас также есть совместимые с Modbus регуляторы скорости вращения вентиляторов и моторизованные заслонки. В зависимости от назначения можно настраивать и считывать различное количество параметров, использовать различные режимы работы устройств, например "день/ночь" или планировщики работы по дням недели.
Modbus особенно интересен для адаптивного управления скоростью вращения вентилятора, в зависимости от показаний датчика измеряющего условия окружающей среды, но может использоваться и в других приложениях. Множество датчиков Sentera по умолчанию совместимы с протоколом Modbus. У нас также есть совместимые с Modbus регуляторы скорости вращения вентиляторов и моторизованные заслонки. В зависимости от назначения можно настраивать и считывать различное количество параметров, использовать различные режимы работы устройств, например "день/ночь" или планировщики работы по дням недели.
Многие двигатели по-прежнему используют аналоговые входы. Если двигатель использует аналоговый сигнал, единственный используемый параметр - это запрашиваемая скорость вентилятора и вы не знаете наверняка, какая часть аналогового сигнала достигает вентилятора, существуют ли помехи. При использовании Modbus и концепции PoM можно получить дополнительную информацию от подключенных устройств и сделать управление установкой ОВиК более адаптивным. Если двигатель совместим с Modbus, доступны такие параметры двигателя, как фактическая скорость вращения, состояние двигателя, температура двигателя и многое другое. Все эти данные можно отслеживать и регистрировать через онлайн-портал SenteraWeb.
Это имеет множество полезных применений. Например, если вы используете термоконтакты, вы можете узнать о перегреве двигателя по аналоговому сигналу, а при использовании двигателя с Modbus - точную температуру двигателя. Еще одно применение - энергоэффективность и рекуперация. С вентилятором, совместимым с Modbus, вы можете быть уверены, что работа вашей вентиляционной установки будет более оптимизирована.
Устройства для конфигурации сети Modbus
Компания Sentera предлагает дополнительные устройства для конфигурации сети Modbus: преобразователи для подключения устройств к компьютеру через USB-A, распределительные устройства и источники питания, SENSISTANT - устройство для настройки без подключения к компьютеру и различные их модификации. Для подключения к сети Интернет разработана серия шлюзов. Если внешние устройства работают с аналоговым сигналом, есть возможность их интегрировать в сеть Sentera Modbus RTU благодаря специальным конвертерам которые преобразуют сигнал в аналоговый или цифровой. Таким образом, вы можете обновить свою вентиляционную установку, а не полностью заменять ее компоненты на новые, что повысит ее функциональность и при этом позволит сэкономить средства.