Modbus - це відкритий протокол зв'язку, що використовується для передавання інформації між електронними пристроями. Передача даних відбувається між головним та периферійними пристроями (за типом «ведучий-ведений»), а зв'язок між вузлами здійснюється за допомогою повідомлень типу «надіслати запит» і «прочитати відповідь». Існує кілька версій протоколу Modbus таких, як Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP і Modbus Plus. Пристрої Sentera використовують версію Modbus RTU.
Кожне повідомлення Modbus має однакову структуру, що стандартизує обмін даними між пристроями від різних виробників і робить цей протокол універсальним для застосування в різних сферах промислової автоматизації та системах ОВіК. Ініціатором передачі даних завжди виступає контролер. Після надсилання повідомлення периферійний пристрій інтерпретує його та відповідає на нього. Кожен периферійний пристрій має свою власну адресу Modbus ID, на яку він відповідає під час звернення до контролера. Усі інші пристрої в мережі ігнорують повідомлення, якщо вказана адреса не збігається з їхньою власною. Функціональний код повідомлення повідомляє периферійному пристрою, чи слід йому читати або записувати дані з регістрів внутрішньої пам'яті. Поле даних містить інформацію, яку пристрій запитує або відправляє. Така стандартизована структура підвищує надійність передачі даних. Modbus можна розглядати як універсальну мову електронного устаткування. Пристрої Sentera також обмінюються інформацією за протоколом Modbus. Це дає змогу спростити їхню спільну роботу. Налаштування параметрів пристроїв Sentera також легко здійснюється через зв'язок Modbus.
Кожне повідомлення Modbus має однакову структуру, що стандартизує обмін даними між пристроями від різних виробників і робить цей протокол універсальним для застосування в різних сферах промислової автоматизації та системах ОВіК. Ініціатором передачі даних завжди виступає контролер. Після надсилання повідомлення периферійний пристрій інтерпретує його та відповідає на нього. Кожен периферійний пристрій має свою власну адресу Modbus ID, на яку він відповідає під час звернення до контролера. Усі інші пристрої в мережі ігнорують повідомлення, якщо вказана адреса не збігається з їхньою власною. Функціональний код повідомлення повідомляє периферійному пристрою, чи слід йому читати або записувати дані з регістрів внутрішньої пам'яті. Поле даних містить інформацію, яку пристрій запитує або відправляє. Така стандартизована структура підвищує надійність передачі даних. Modbus можна розглядати як універсальну мову електронного устаткування. Пристрої Sentera також обмінюються інформацією за протоколом Modbus. Це дає змогу спростити їхню спільну роботу. Налаштування параметрів пристроїв Sentera також легко здійснюється через зв'язок Modbus.
Деякі пристрої Sentera мають два канали Modbus:
- Ведучий канал (Master) для підключення ведених пристроїв.
- Ведений канал (Slave або Gateway) для під'єднання до ведучого пристрою (наприклад, SenteraWeb або BMS - система керування будівлею).
Не всі дані, доступні на каналі Master, автоматично доступні на каналі Slave. Їх необхідно «запрограмувати» (тобто внести в прошивку пристрою).
Змінивши прошивку, типовий ведений пристрій (наприклад, датчик) може стати ведучим. Компанія Sentera самостійно розробляє прошивки для всіх своїх пристроїв, за необхідності є можливість створити кастомну прошивку під конкретну вентиляційну установку або проєкт.
Деякі пристрої (версії -M датчиків Sentera) не мають аналогового виходу. Вони не можуть генерувати вихідний сигнал. Вони призначені для роботи в мережі. Інші (версії -H, -F і -G датчиків Sentera) мають аналоговий вихід. Вони можуть працювати автономно, але можуть бути і частиною мережі. Вихідний сигнал такого датчика може генеруватися тільки на основі вимірювань, що являє собою автономну функціональність. Однак водночас цей сигнал може бути зчитаний «головним» пристроєм мережі (або BMS) або може бути перезаписаний (наприклад, планувальником SenteraWeb). Такі пристрої мають бути налаштовані перед встановленням, усі параметри та налаштування містяться в карті регістрів Modbus. Регістри поділяються на 2 типи: вхідні регістри та holding регістри. Вхідні регістри можуть містити виміряні значення або налаштування і доступні тільки для зчитування даних. Holding регістри містять налаштування, які можна перезаписувати, тобто оновлювати і адаптувати.
Що таке бодрейт?
Бодрейт, у контексті зв'язку Modbus RTU, означає швидкість передавання даних комунікаційною мережею. Наприклад, якщо канал зв'язку має швидкість передачі даних 19.200, це означає, що за секунду відбувається 19.2000 змін сигналу. Однак фактична швидкість передачі даних може відрізнятися залежно від використовуваної схеми кодування. Наприклад, якщо кожна зміна сигналу являє собою один біт даних, то кількість бітів на секунду (bps) також дорівнюватиме 19,200. Але якщо схема кодування дає змогу передавати кілька бітів за одну зміну сигналу, швидкість передавання даних може бути вищою за швидкість передавання.
Швидкість передавання даних у Modbus RTU дуже важлива, оскільки вона впливає на швидкість, синхронізацію, відстань передавання і сумісність пристроїв. Вибір відповідної швидкості передачі даних має вирішальне значення для забезпечення надійного та ефективного зв'язку між пристроями Modbus.
Швидкість передавання даних відіграє вирішальну роль у комунікації Modbus RTU з наступних причин:
1. Більш висока швидкість передавання даних дає змогу прискорити передавання даних, забезпечуючи ефективніший зв'язок між пристроями.
2. Обидва пристрої мають працювати з однаковою швидкістю передачі даних, щоб гарантувати, що вони правильно розуміють та інтерпретують передані дані. Невідповідність швидкості передачі даних може призвести до пошкодження даних або помилок зв'язку.
3. Більш високі швидкості передачі даних підходять для коротких відстаней, оскільки на великих відстанях якість сигналу може погіршитися, що призведе до помилок. Більш низькі швидкості передачі часто використовуються на великих відстанях для підтримки надійного зв'язку.
4. Більш високі швидкості передачі даних сприйнятливіші до електромагнітних шумів і перешкод, що може призвести до помилок у даних. У таких випадках використання більш низької швидкості передачі даних може підвищити надійність системи.
5. Швидкість передавання даних, яка використовується під час обміну даними Modbus RTU, має підтримуватися як передавальним, так і приймальним пристроєм. Деякі пристрої можуть мати обмеження щодо підтримуваних швидкостей передавання даних, тому перед встановленням зв'язку необхідно перевірити їхню сумісність.
За замовчуванням усі пристрої Sentera мають швидкість 19.200, і ми не рекомендуємо змінювати цей параметр.
Переваги застосування зв'язку Modbus
Зв'язок Modbus надає можливість використовувати довші кабелі в установках ОВіК порівняно з кабелями для аналогових сигналів. Теоретично, довжина одного кабелю мережі Modbus RTU може досягати 1000 м. Можна підключати ретранслятори сигналу DPOM8-24-20 або PDM-8-MB і підключати новий кабель.
Концепція Power over Modbus або скорочено PoM передбачає, що напруга живлення 24 VDC передається по одному кабелю зі зв'язком Modbus. Ще один важливий момент, який слід враховувати - максимальний струм, що протікає через роз'єм RJ45, не повинен перевищувати 1,5 А. Перевага цієї технології передавання електроживлення та зв'язку одним кабелем полягає в заощадженні кабелів і простоті побудови комунікації в мережі під'єднаних пристроїв, особливо у важко доступних місцях.
За допомогою ретрансляторів мережу PoM можна розділити на сегменти. Комунікації Modbus передаються в наступний сегмент, але кожен ретранслятор подає напругу живлення на локальні пристрої. На практиці ми рекомендуємо використовувати ретранслятор DPOM через 50-100 м, залежно від кількості підключених пристроїв. Завдяки такому сегментуванню мережі PoM можна спростити інсталяцію вентиляційного обладнання на великих відстанях у промислових будівлях, паркінгах і складських приміщеннях.
Приклади мережі Modbus
Modbus особливо цікавий для адаптивного керування швидкістю обертання вентилятора, залежно від показань датчика, що вимірює умови довкілля, але його можна використовувати і в інших застосунках. Більшість датчиків Sentera за замовчуванням сумісні з протоколом Modbus. У нас також є сумісні з Modbus регулятори швидкості обертання вентиляторів і моторизовані заслінки. Залежно від призначення можна налаштовувати і зчитувати різну кількість параметрів, використовувати різні режими роботи пристроїв, наприклад «день/ніч» або планувати роботу згідно з графіком.
Багато двигунів, як і раніше, використовують аналогові входи. Якщо двигун використовує аналоговий сигнал, єдиний використовуваний параметр - це швидкість вентилятора, і ви не знаєте напевно, яка частина аналогового сигналу досягає вентилятора, чи є якісь електромагнітні перешкоди. У разі використання Modbus і концепції PoM можна отримати додаткову інформацію від під'єднаних пристроїв і зробити управління установкою ОВіК більш адаптивним. Якщо двигун сумісний з Modbus, доступні такі параметри двигуна, як фактична швидкість обертання, стан двигуна, температура двигуна і багато іншого. Усі ці дані можна відстежувати та реєструвати через онлайн-портал SenteraWeb.
Це має безліч корисних застосувань. Наприклад, якщо ви використовуєте термоконтакти, ви можете дізнатися про перегрів двигуна за аналоговим сигналом, а при використанні двигуна з Modbus - точну температуру двигуна. Ще одне застосування - енергоефективність і рекуперація. З вентилятором, сумісним з Modbus, ви можете бути впевнені, що робота вашої вентиляційної установки буде більш оптимізована.
Пристрої для конфігурації мережі Modbus
Компанія Sentera крім датчиків та контролерів з Modbus RTU розробила додаткові пристрої для конфігурації мережі Modbus: перетворювачі для під'єднання пристроїв до комп'ютера через USB-A, розподільчі пристрої та джерела живлення, SENSISTANT - пристрій для налаштування без під'єднання до комп'ютера та їх різні модифікації. Для підключення до мережі Інтернет розроблено серію шлюзів. Якщо зовнішні пристрої працюють з аналоговим сигналом, є можливість їх інтегрувати в мережу Sentera Modbus RTU завдяки спеціальним конвертерам, що перетворюють сигнал в аналоговий або цифровий. Таким чином, ви можете оновити свою вентиляційну установку, а не повністю замінювати її компоненти на нові, що підвищить її функціональність і водночас дасть змогу заощадити кошти.