Wie man Kommunikation in industriellen Netzwerken bereitstellt
Infolge der ständigen Modernisierung der Produktion basieren heute immer mehr industrielle Automatisierungssysteme auf Verteilungsnetzen, die über flexible Datenübertragungsprotokolle arbeiten.
Es gibt eine Vielzahl von Schnittstellen und Datenübertragungsprotokollen, die die Kommunikation innerhalb industrieller Netzwerke ermöglichen. Dazu gehören Modbus, Ethernet, CAN, HART, PROFIBUS usw. Sie ermöglichen die Datenübertragung zwischen Sensoren, Steuerungen und Aktoren; Kalibrierung von Sensoren; Stromversorgung von Sensoren und Aktoren; Kommunikation zwischen der unteren und oberen Ebene der Prozessleitsysteme und vieles mehr.
Die Datenübertragungsprotokolle werden in der Regel nach den Anforderungen eines bestimmten Produktions- und technischen Systems entwickelt und bieten eine zuverlässige Verbindung und hohe Genauigkeit der Datenübertragung zwischen verschiedenen Geräten. Neben der Zuverlässigkeit des Betriebs unter rauen Bedingungen erfordern ACS TP-Systeme oft hohe Funktionsfähigkeiten, Flexibilität in der Konstruktion, einfache Integration und Wartung sowie die Einhaltung von Industriestandards.
Modbus-Lösung
Das Modbus-Protokoll wird häufig als Kommunikationskanal zwischen Automatisierungselementen in industriellen Datennetzwerken verwendet. Es gibt drei Hauptimplementierungen des Modbus-Protokolls. Zwei von ihnen sind für die serielle Datenkommunikation über Kupferleitungen EIA/TIA-232-E (RS-232), EIA-422, EIA/TIA-485-A (RS-485) und optische (und Funk-)Leitungen ausgelegt: Modbus RTU und Modbus ASCII. Und eine davon ist für die Datenübertragung über Ethernet-Netzwerke: Modbus TCP.
Modbus ASCII und Modbus RTU
Der Unterschied zwischen Modbus-ASCII- und Modbus-RTU-Protokollen liegt in der Art und Weise, wie sie Zeichen kodieren. Im ASCII-Modus werden die Daten mit einer ASCII-Tabelle codiert, in der jedem Zeichen zwei Datenbytes entsprechen. Im RTU-Modus werden die Daten in Form von 8-Bit-Binärsymbolen übertragen, was für eine höhere Datenrate sorgt. Bei ASCII kann es zu einer Verzögerung von bis zu 1 Sekunde kommen, im Gegensatz zu RTU, wo Nachrichten kontinuierlich sein müssen. Außerdem verfügt der ASCII-Modus über ein vereinfachtes System zur Datendekodierung und -verwaltung.
Modbus-Protokolle (Modbus ASCII, Modbus RTU und Modbus TCP) verwenden ein Anwendungsprotokoll, um ihre Kompatibilität sicherzustellen. Die maximale Anzahl von Knoten im Modbus-Netzwerk beträgt 31. Die Länge der Kommunikationsleitungen und die Datenübertragungsrate hängen von der physikalischen Implementierung der Schnittstelle ab. Alle Elemente des Modbus-Netzwerks interagieren über ein Client-Server-Modell, das auf Transaktionen basiert, die aus einer Anfrage und einer Antwort bestehen.
Wo Modbus verwendet wird
Anwendungsbereiche von Modbus in der Industrie: Kommunikation von Sensoren und Aktoren mit der Steuerung, Kommunikation von Steuerungen und Steuerungsrechnern, Kommunikation mit Sensoren, Steuerungen und Unternehmensnetzwerken, Verbindungen in SCADA-Systemen, etc.
Die Einfachheit der Implementierung von Modbus-Protokollen hat zu einer breiten Anwendung in industriellen Systemen geführt, und nicht nur. Heute unterstützen die Geräte fast aller Hersteller Modbus-Protokolle.
