مدباس Modbus یک پروتکل ارتباطی است که توسط Modicon در سال 1979 برای استفاده با کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) منتشر شد.
مدباس Modbus یک پروتکل ارتباطی است که توسط Modicon در سال 1979 برای استفاده با کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) منتشر شد. به عبارت ساده، روشی است که برای انتقال اطلاعات از طریق خطوط سریال بین دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود. دستگاه درخواست کننده اطلاعات، Modbus Client نامیده می شود و دستگاه های ارائه دهنده اطلاعات، سرورهای Modbus هستند. در یک شبکه استاندارد مدباس، یک کلاینت و حداکثر 247 سرور وجود دارد که هر کدام یک آدرس سرور منحصر به فرد از 1 تا 247 دارند. مشتری همچنین می تواند اطلاعاتی را برای سرورها بنویسد.
اگر قصد آموزش مدباس را دارید، مهار صنعت به شما دوره آموزش کاربردی مدباس را پیشنهاد می کند. با سرفصل های این دوره آموزشی، از صفر تا صد کار با مدباس را آموزش خواهید دید.
تعریف پروتکل مدباس
پروتکل مدباس (Modbus) یک پروتکل ارتباطی است که برای ارتباط بین تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. این پروتکل به عنوان یک استاندارد صنعتی برای ارتباط بین دستگاه های مختلف در صنعت، مانند تجهیزات اتوماسیون صنعتی، سنسورها و تجهیزات مخابراتی استفاده می شود. معمولاً Modbus با استفاده از یک واسط سریال (مانند RS-232 یا RS-485) و یا اترنت (TCP/IP) برای ارتباط استفاده می شود. این پروتکل به دو حالت RTU (Remote Terminal Unit) و ASCII (American Standard Code for Information Interchange) تقسیم می شود. حالت RTU با استفاده از بایت های باینری برای انتقال داده ها استفاده می شود، در حالی که حالت ASCII از کاراکترهای داده استفاده می کند.
پروتکل مدباس شامل مفاهیم اصلی مانند واحد داده تعیین شده (Data Unit), تابع کد (Function Code), آدرس دستگاه (Device Address) و تعامل بر پایه مستر-اسلیو (Master-Slave) است. این پروتکل قابلیت هایی مانند خواندن و نوشتن داده ها در دستگاه ها، مدیریت خطا و همچنین استفاده از پروتکل TCP/IP را فراهم می کند.
از آنجا که Modbus یک پروتکل پایه و ساده است، بسیاری از تجهیزات صنعتی و سیستم های کنترلی قابلیت پشتیبانی از این پروتکل را دارند. به همین دلیل، Modbus در صنعت بسیار رایج است و در انتقال داده های میان تجهیزات صنعتی استفاده می شود.
چرا به مدباس، پروتکل باز گفته می شود؟
مدباس (Modbus) یک پروتکل ارتباطی است که برای تبادل داده بین دستگاه های الکترونیکی صنعتی استفاده می شود. اصطلاح "پروتکل باز" به معنای این است که مدباس یک استاندارد عمومی است که به راحتی قابل استفاده و توسعه است و هرکسی می تواند آن را پیاده سازی کند. دلایلی که مدباس به عنوان یک پروتکل باز نامیده می شود، شامل موارد زیر است:
- قابلیت استفاده و توسعه آسان: مدباس با استفاده از کدهای ساده و قابل فهم، برای راهبری و تبادل داده ها از طریق پروتکل سریال استفاده می کند. این خصوصیت از نظر ترتیبی، ساختاری و نحوی به پیاده سازی آسان آن کمک می کند.
- مدیریت دستگاه های مختلف: مدباس از طریق قراردادهای صنعتی برای تبادل داده بین دستگاه های مختلف کاربرد دارد. به عبارت دیگر، ابزارها و تجهیزاتی که در صنعت استفاده می شوند، می توانند با هم در صحبت کردن از طریق پروتکل مدباس هماهنگ شوند.
- سازگاری با تجهیزات و تکنولوژی های مختلف: مدباس با توجه به طراحی ساده و کاربردی خود، با تجهیزات و تکنولوژی های مختلف سازگار است. این امر امکان استفاده از مدباس در صنایع مختلف را افزایش می دهد.
بنابراین، مدباس به عنوان یک پروتکل باز شناخته می شود زیرا به راحتی قابل استفاده، توسعه و تجزیه و تحلیل است، و همچنین قادر به ارتباط با دستگاه های مختلف و سازگار با تکنولوژی های مختلف است.
انواع پروتکل های ارتباطی مدباس
پروتکل های ارتباطی مبتنی بر مدباس (Modbus) عبارتند از:
- Modbus RTU: این پروتکل از روش سریال (serial) برای ارتباط با استفاده از پروتکل Modbus استفاده می کند و اطلاعات را به صورت بایت های دودویی (binary) در ارتباط قرار می دهد.
- Modbus ASCII: این پروتکل نیز مانند Modbus RTU از روش سریال برای ارتباط استفاده می کند، اما اطلاعات را به صورت کدهای ASCII در ارتباط قرار می دهد.
- Modbus TCP: در این حالت، از شبکه های TCP/IP برای ارتباط استفاده می شود. این پروتکل به صورت بسته های داده یا پیام های بر قراری (Message-oriented) عمل می کند و اطلاعات را در قالب بایت های دودویی ارسال می کند.
همچنین وجود پروتکل هایی مانند Modbus Plus و Modbus/RTU over TCP نیز ممکن است در برخی سیستم ها و شبکه ها مورد استفاده قرار گیرند.
از مدباس برای چه کارهایی استفاده می شود؟
Modbus یک پروتکل باز است، به این معنی که تولیدکنندگان می توانند بدون نیاز به پرداخت حق امتیاز در تجهیزات خود بسازند. این به یک پروتکل استاندارد ارتباطی در صنعت تبدیل شده است و در حال حاضر رایج ترین وسیله برای اتصال دستگاه های الکترونیکی صنعتی است. این به طور گسترده توسط بسیاری از تولید کنندگان در بسیاری از صنایع استفاده می شود. Modbus معمولاً برای انتقال سیگنال ها از دستگاه های ابزار دقیق و کنترل به یک کنترل کننده اصلی یا سیستم جمع آوری داده استفاده می شود، برای مثال سیستمی که دما و رطوبت را اندازه گیری می کند و نتایج را به رایانه ارسال می کند. Modbus اغلب برای اتصال یک کامپیوتر نظارتی با یک واحد پایانه راه دور (RTU) در سیستم های کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها (SCADA) استفاده می شود. نسخه های پروتکل Modbus برای خطوط سریال (Modbus RTU و Modbus ASCII) و برای اترنت (Modbus TCP) وجود دارد.
مدباس چگونه کار می کند؟
Modbus از طریق خطوط سریال بین دستگاه ها منتقل می شود. ساده ترین راه اندازی، یک کابل سریال است که پورت های سریال را در دو دستگاه، یک کلاینت و یک سرور، متصل می کند. داده ها به صورت سری های یک و صفر به نام بیت ارسال می شوند. هر بیت به عنوان یک ولتاژ ارسال می شود. صفرها به صورت ولتاژ مثبت و یک ها به صورت منفی ارسال می شوند. بیت ها خیلی سریع ارسال می شوند. سرعت انتقال معمولی 9600 (بیت در ثانیه) است.
مدباس یا مدل برنامه ریزی خطی (Linear Programming Model) یک روش بهینه سازی است که برای حل مسائلی که در آنها هدف یک تابع خطی از متغیرها و محدودیت ها نیز به شکل تابع های خطی قابل تعریف است، استفاده می شود. این روش برای یافتن حل بهترین ممکن (بهینه) برای یک مسئله مدل شده استفاده می شود.مدباس ابتدا مسئله را به صورت ریاضی مدل می کند و معادلات و نامعادلات خطی متناسب با آن را تشکیل می دهد. این معادلات شامل هدف مسئله (یعنی تابع هدف) و مجموعه ای از محدودیت ها است. سپس با استفاده از خواص معادلات خطی و محدودیت ها، یک فضای حل و یک مجموعه نقاط قابل قبول در فضای جستجو تعریف می شود.
سپس با استفاده از روش های ریاضی و الگوریتم های خاص، مانند روش سیمپلکس (Simplex method)، این فضای حل بهینه سازی می شود. الگوریتم سیمپلکس به طور مداوم نقاط قابل قبول را بررسی کرده و به سمت بهینه تر شدن می رود تا به یک حل بهینه برسد.مزیت اصلی مدباس این است که در صورتی که مسئله به صورت خطی قابل حل باشد، راه حل بهینه را بدست می دهد. اما در صورتی که مسئله به صورت غیرخطی باشد، این روش ممکن است به نتایج ناامید کننده ای منجر شود و بهینه سازی موفقیت آمیز نباشد. در این موارد، روش های دیگری مانند برنامه ریزی غیرخطی (Nonlinear Programming) مورد استفاده قرار می گیرند.
