Modbus

Protokol Modbus definuje strukturu zprávy na úrovni protokolu (PDU – Protocol Data Unit) nezávisle na typu komunikační vrstvy. V závislosti na typu sítě, na které je protokol použit, je PDU rozšířena o další části a tvoří tak zprávu na aplikační úrovni (ADU – Application Data Unit).

Kód funkce udává, jaký druh operace slave (též server – podřízený) má provést. Rozsah kódů je 1 až 255, přičemž kódy 128 až 255 jsou vyhrazeny pro oznámení záporné odpovědi (chyby). Některé kódy funkcí obsahují i kód podfunkce upřesňující blíže požadovanou operaci. Obsah datové části zprávy poslané masterem slouží klientovi k uskutečnění operace určené kódem funkce. Obsahem může být například adresa a počet vstupů, které má klient přečíst nebo hodnota registrů, které má klient zapsat. U některých funkcí nejsou pro provedení operace zapotřebí další data a v tom případě může datová část ve zprávě úplně chybět. Zabezpečení je CRC pro RTU Mode a LRC (kontrolní součet) pro ASCII Mode.

• Ethernet přes TCP/IP
• sériový přenos (RS-232C, RS-422, RS-485, optické vlákno, radiový přenos)
• MODBUS PLUS vysokorychlostní síť

Modbus preferuje sériovou komunikační sběrnici standardu RS485, preferovaný režim sériové linky je 19200 baudů, 8 datových bitů a sudá parita.

Protokol Modbus definuje dva sériové vysílací režimy, Modbus RTU a Modbus ASCII. Režim určuje, v jakém formátu jsou data vysílána. Každá jednotka musí podporovat režim RTU, režim ASCII je nepovinný. Všechny jednotky na jedné sběrnici musejí pracovat ve stejném vysílacím režimu.

• MODBUS RTU – V režimu RTU se 8bitový byte vysílá jako jeden znak, integrita zpráv je zajištěna pomocí kontrolního součtu typu CRC a pomocí paritního bitu. Vysílání zprávy musí být souvislé, mezery mezi znaky nesmějí být delší než 1,5 znaku. Začátek a konec zprávy je identifikován podle pomlky na sběrnici delší než 3,5 znaku. Časování a definice protokolu zajišťuje rychlou komunikaci a spolehlivou komunikaci po sběrnici RS485, aniž by byly kladeny přehnané nároky na připojená zařízení. Díky svým dobrým vlastnostem a otevřenosti patří MODBUS RTU k nejrozšířenějším komunikačním standardům pro průmyslovou automatizaci.

• MODBUS ASCII – V režimu ASCII je každý 8bitový byte posílán jako dvojice ASCII znaků. Oproti režimu RTU je tedy pomalejší, ale umožňuje vysílat znaky s mezerami až 1 s. Začátek a konec zprávy je totiž určen odlišně od RTU módu. Začátek zprávy je indikován znakem „:“ a konec zprávy dvojicí řídicích znaků CR, LF. Tato verze protokolu je tak „lidsky čitelnější“, ale proti RTU verzi je málo využívaná.

• adresa 0 – broadcast – zpráva je určena všem zařízením, ale žádné na ní neodpovídá
• adresy 1 až 247 – unicast – po přijetí a zpracování požadavku vyšle slave odpověď
• adresy 248 až 255 jsou v rezervě

V praxi někdy splývají pojmy Coils a Discrete Inputs (respektive Holding Registers a Input Registers), záleží pouze na výrobci zařízení, jak interpretuje tyto pojmy, respektive jak namapuje modbusové adresy registrů na své vlastní adresy (registrů/vstupů/výstupů…). V některých případech lze v případě čtení zaměnit funkce 01 a 02 (respektive 03 a 04).