Questo articolo fornisce un tutorial completo sulla comunicazione RS485 e la sua relazione con il protocollo Modbus. Spiega le differenze chiave tra RS485 e RS232, esplora il sistema half-duplex utilizzato nelle reti RS485 e analizza il protocollo Modbus, ampiamente implementato nei dispositivi RS485. Impara i formati dei messaggi Modbus, le modalità di trasmissione seriale e come navigare efficacemente nei sistemi di comunicazione industriale basati su RS485. Questa guida è essenziale per i tecnici che lavorano con i protocolli RS485 e Modbus.
L' RS485 è uno standard di trasmissione seriale usato nelle implementazioni industriali. Il protocollo Modbus viene usato nell'implementazione della comunicazione RS485. Questo differenzia il protocollo RS485 dal protocollo RS232 il quale comunica trasmettendo con caratteri ASCII. È importante capire Modbus se lavorerai con dispositivi che usano il protocollo RS485.
Se sei un tecnico responsabile del supporto di dispositivi RS485, esistono alcune tecniche che possono facilitare il tuo lavoro. Presentiamo questa breve guida che dimostra le differenze tra i protocolli Modbus ed RS485.
RS485 è un protocollo simile all' RS232, impiegato per implementare la comunicazione seriale dei dati. I due protocolli usano segnali elettrici diversi per abilitare la trasmissione dei dati.
Una delle ragioni d'interfacciamento con l' RS485 per l'impiego nelle impostazioni industriali, è la capacità di servire molti dispositivi collegati allo stesso bus. Questo elimina il bisogno di avere tante interfacce disponibili quando le richiedono più dispositivi. Puoi fare questo usando un terminatore bus, muovendo un interruttore o con una piccola resistenza su di un terminale.
Bisogna aver cura sulla corretta interfaccia da usare dal momento che i protocolli RS485 ed RS32 non sono completamente compatibili. Puoi costruire un passaggio tra le interfacce RS232 ed RS485, ma di solito vedrai che il protocollo RS485 si connette direttamente alle porte USB, GSM od Ethernet. Quest'approccio meno costoso rimuove i requisiti per un uso aggiuntivo di componenti.
I dispositivi che usano le porte RS485 di solito impiegano il protocollo Modbus. Quando si passa dal lavorare con i protocolli ASCII dei dispositivi RS232, è consigliabile apprendere le differenze, coinvolte con il protocollo Modbus. Questo è lo scopo di questa breve guida per Modbus.
Sotto vi è una tabella che riassume le caratteristiche del protocollo RS485. L' RS485 fornisce una trasmissione half-duplex su una linea bilanciata, coprendo distanze fino a 1.2 km.
| Parametro | |
| Modalità operativa | Differenziale |
| Numero di Drivers e Ricevitori | 32 Drivers 32 Ricevitori |
| Lunghezza massima del cavo (metri) | 1200 |
| Tasso massimo di dati (baud) | 10 M |
| Massimo voltaggio di modo comune (Volts) | 12 to -7 |
| Livelli minimi di uscita del driver (In carico) | +/- 1.5 |
| Livelli minimi di uscita del driver (In scarico) | +/- 6 |
| Carico di azionamento (Ohms) | 60 (min) |
| Limite corrente di cortocircuito in uscita dal driver (mA) | 150 to Gnd, 250 to -7 or 12 V |
| Resistenza minima di ingresso del ricevitore (kohms) | 12 |
| Sensibilità del ricevitore | +/- 200mv |
Se desideri maggiori informazioni sull' RS485 puoi consultare EIA (Associazione delle Industrie Elettroniche) od aziende come Texas Instruments oppure Maxim Semiconductors, che producono dispositivi compatibili con il protocollo.
Un sistema semiduplex è compreso di uno o più trasmettitori dove sono uno può essere attivo alla volta. La comunicazione viene azionata da un trasmettitore che pone una richiesta indirizzata ad un ricevitore in specifico. Il trasmettitore poi attende una lunghezza temporale predeterminata di risposta oppure decide che nessuna risposta verrà in arrivo dal ricevitore.
Una rete RS485 è costruita basandosi sulla struttura master/slave. Il master esegue il ruolo di trasmettitore, ponendo richieste ad uno slave designato, il quale agisce come ricevitore. Il master è in ascolto per eventuali risposte, e qualora non vi fossero giunte in tempi appropriati, terminerà la comunicazione.
Il principio dei messaggi di Modbus. In una rete RS485 di Modbus, la comunicazione inizia quando il dispositivo master una richiesta ad uno slave connesso. Un dispositivo slave trascorre il suo tempo monitorando la rete per delle richieste indirizzate ad esso in specifico. Quando una richiesta viene ricevuta, eseguirà o un'azione od una risposta con il master. Le "queries" vengono inziate solamente dal dispositivo master.
Il protocollo Modbus offre al master la scelta di indirizzare i messaggi a specifici dispositivi slave o di comunicare con tutti gli slave simultaneamente. Questo viene fatto usando uno speciale indirizzo "Broadcast" (di trasmissione). Alcuni prodotti come quelli di Integra ed SPR non supportano l'uso di questo indirizzo di trasmissione.
Le operazioni di lettura e scrittura sono inviate tramite messaggi Modbus usando delle bobine. Una bobina è composta da parole a 16 bit e registri binari. Uno slave può solo rispondere ad un messaggio ricevuto e non inizia mai la comunicazione con il master.
Ogni dispositivo slave collegato al bus RS485 in parallelo viene assegnato ad un unico ID slave Modbus. Tutta la comunicazione Modbus inizia con la spedizione dell' ID dello slave, sia per allertare che esso sia pronto ad accettare richieste o per informare al master, quale dispositivo ha fornito la risposta.
Nella stessa maniera con cui la connettività RS232 lavora, i dispositivi master e slave necessitano di una corretta configurazione. Parametri come velocità e parità, devono essere sincronizzati attraverso tutta la rete.
Il formato del messaggio viene usato nella comunicazione Modbus tra il master e lo slave definita nel protocollo.
Una richiesta Modbus è composto dall'indirizzo del dispositivo (o di trasmissione), un codice funzione che definisce una qualsiasi azione richiesta, i dati restituiti con la richiesta ed un campo di controllo per gli errori.
Una risposta Modbus è compreso di campi che verificano l'azione richiesta sia stata presa in incarico, che i dati siano inviatii con la risposta e con un campo di controllo per gli errori. Il dispositivo slave creerà un messaggio di errore come risposta, qualora non sarà in grado di soddisfare la richiesta o se gli errori hanno influito sulla ricezione del messaggio.
La comunicazione Modbus impiega due modalità di trasmissione seriale distinte: ASCII ed RTU.
Modbus ASCII (Codice di standard Americano per lo scambio di informazioni) è una modalità che invia ogni messaggio di 8-bit come due caratteri ASCII. I vantaggi della modalità ASCII includono la capacità di monitorare con facilità i messaggi su una console di testo. Questa modalità permette anche ad un intervallo di un secondo, di essere accettato senza andare in fuori tempo.
Modbus RTU (Remote Terminal Unit) è una modalità che trasmette messaggi in formato differente. Qui, un messaggio di 8-bit contiene due caratteri esadecimali di 4-bit. I dati che usano questa modalità di trasmissione richiedono di essere inviati ad un flusso continuo ed abilita una migliore portata per un tasso di baud comparativo rispetto alla modalità ASCII.
