Il protocollo MODBUS: di che cosa si tratta?

Il protocollo MODBUS rappresenta un protocollo di comunicazione di alto livello che si può implementare senza difficoltà e che prevede lo scambio di messaggi tra strumenti in modalità master-slave e client-server, comprende alcune specifiche aperte e si può integrare con le reti Ethernet.

Al giorno d’oggi costituisce uno dei protocolli di connessione maggiormente sviluppati e diffusi nel mondo; è stato introdotto nel 1979 e con il passare degli anni, è diventato un dispositivo tipico all’interno della comunicazione industriale.

Questo strumento viene utilizzato in misura maggiore rispetto ad altri perché non presenta restrizioni ai produttori e muove raw bits e words; inoltre, si tratta di un protocollo di comunicazione indipendente dal produttore.

Si possono individuare due versioni principali del protocollo: la prima su porta seriale e la seconda su Ethernet.

Grazie all’utilizzo del protocollo MODBUS, è possibile ottenere una comunicazione tra dispositivi differenti, i quali sono connessi alla stessa rete: ad esempio un sistema che prevede la misurazione della temperatura e dell’umidità e la successiva comunicazione del risultato ad un computer. MODBUS rientra nell’ambito dell’industria in diverse forme, tra le quali la più antica è costituita da Modbus/Ascii e Modbus/RTU e consente di creare comunicazioni seriali asincrone su interfacce RS-232 e RS-485.

E’ stata utilizzata anche con mezzi di trasmissione che si distinguono dal rame, come ad esempio i collegamenti radio e la fibra ottica. Il protocollo MODBUS indica lo schema e il formato di comunicazione tra un cosiddetto “master” che segue la gestione del sistema e uno o più “slave” che rispondono alle interrogazioni del master. Il protocollo riesce a definire come il master e gli slave definiscono ed interrompono la comunicazione, come devono essere scambiati i messaggi, come devono essere riconosciuti il trasmettitore e il ricevitore e come devono essere rilevati gli errori.

 

I principali ambiti di applicazione del protocollo MODBUS

Il protocollo MODBUS può essere adatto ed utilizzato in vari ambiti che si distinguono l’uno dall’altro, come ad esempio, le building automation, la misurazione della temperatura, dell’umidità e della pressione in zone remote, la gestione dell’energia centrale all’interno di strutture sia pubbliche che private, come le scuole e i musei.

Strumenti di questo tipo, in particolare i trasmettitori di umidità e di temperatura, possono svolgere più di una funzione e di conseguenza, possono essere applicati in diversi settori. L’interfaccia standard RS-485 prevede un massimo di 31 slave connessi alla linea; i trasmettitori possono includere una porta di comunicazione RS-485 con un protocollo di comunicazione Modbus Rtu Slave: in questo modo, i sensori possono essere utilizzati con numerosi controllori che possiedono una porta seriale RS-485 Modbus Rtu Master.

Attraverso un’associazione tra i sensori di temperatura, pressione ed umidità e il protocollo Modbus, il sistema può essere controllato in qualsiasi momento. Una transazione del protocollo Modbus può essere costituita da una struttura singola domanda/singola risposta o una struttura singolo messaggio broadcast/nessuna risposta. Il formato RTU (binario), il numero di stop bit, lo standard di interfaccia e la parità sono alcuni aspetti che caratterizzano il protocollo. Un altro strumento utilizzato in questi ambiti è rappresentato dalle sonde di temperatura aria ambiente, le quali possiedono un’uscita seriale RS-485 con protocollo Modbus Rtu Slave standard; mentre i trasmettitori per la qualità dell’aria possiedono un protocollo di comunicazione Modbus Rtu Slave.

Per quanto riguarda il modello OSI, MODBUS è una richiesta/risposta di protocollo e fornisce servizi dei codici funzione, i quali sono elementi di richiesta MODBUS/risposta PDU (Protocol Data Unit). In conclusione, negli ultimi anni si è verificato un incremento notevole dei costi energetici; di conseguenza, sono aumentati i monitoraggi negli edifici, i controlli dei consumi di energia e strumenti come il protocollo MODBUS cominciano ad assumere un ruolo chiave in questo settore.

 

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