состояние кадра

протокол Modbus RTU
-
[Интент]

3.5.1. Протокол MODBUS

Протокол Modbus был предложен в 1979 году компанией Modicon. Он должен был служить протоколом реализации внутренних коммуникаций «точка-точка» между ПЛК Modicon и панелью программирования, предназначенной для ввода программ в этот ПЛК. Протокол Modbus построен по принципу открытой системы.

Область применения этого протокола не ограничивается только промышленной автоматизацией, Modbus применяется во многих других областях, включая системы автоматизации зданий.

Протокол Modbus предназначен для использования в сетевых структурах нескольких разновидностей, в том числе в разработанной компанией Modicon одноранговой сети Modbus Plus.

Modbus представляет собой протокол, построенный по принципу master-slave (ведущий-ведомый). Modbus допускает наличие в структуре только одного ведущего устройства и от 1 до 247 ведомых. В качестве ведомого устройства обычно выступает ПЛК. Роль ведущего устройства обычно играет либо панель программирования, либо главный компьютер.

Идеология протокола такова, что ведущему устройству адрес не присваивается, а ведомые пронумерованы от 1 до 247.

Адрес «0» зарезервирован в качестве адреса широковещательной передачи сообщений, предназначенных всем ведомым устройствам. Такое сообщение получают все ведомые устройства, но ответ на него не предусмотрен.

Сообщения-команды, исходящие от ведущего устройства, именуются запросами, а ответные сообщения, присылаемые ведомым устройством, ответами. Упрощенная структура формата сообщения, как запроса, так и ответа, показана ниже:

Адрес устройства Код функции Данные Контрольная сумма

Ведущее устройство не имеет адреса вообще, поэтому в поле адреса всегда указывается номер ведомого устройства. Если это запрос, то он направляется ведомому устройству с указанным адресом. Если сообщение является ответом, то оно поступает от ведомого устройства с проставленным в этом поле его адресом. Сообщение-запрос всегда содержит тот или иной код функции, например, код 03 – это функция «Чтение регистров хранения».

В последнем поле каждого сообщения помещается код ошибки, формируемый устройством-отправителем, так что устройство-получатель может проверить целостность пришедшего сообщения.

Протокол Modbus рассчитан на два режима последовательной передачи данных. Один именуется ASCII (American Standard Code for Information Interchange), а второй – режимом RTU (Remote Terminal Unit). Термин RTU ведет происхождение от SCADA-систем (Supervisor Control and Data Acquisition), в которых ведущее устройство, именуемое CTU (Central Terminal Unit), обменивается информацией с несколькими удаленными устройствами (RTU), находящимися от него на определенных расстояниях.

Для каждого режима определена структура кадров сообщений и их синхронизация. В процессе передачи по каналам последовательной связи оба режима предусматривают асинхронную передачу, при которой имеется заранее определенная структура кадра и символы пересылаются последовательно – по одному в каждый момент.

В табл. 3.11 и 3.12 показана отправка символа при использовании асинхронной последовательной передачи данных для обоих режимов с битом четности или без него.

Таблица 3.11. Структура кадра для 7-битового режима ASCII
Стартовый бит Бит четности Стоповый бит
Стартовый бит Стоповый бит Стоповый бит

Таблица 3.12. Структура кадра для 8-битового режима RTU
Стартовый бит Бит четности Стоповый бит
Стартовый бит Стоповый бит Стоповый бит

Каждый символ передается как последовательность битов, причем время, затрачиваемое на передачу одного бита, обратно пропорционально скорости передачи данных. Например, при скорости 9600 бод время передачи 1 бита равно 104,1 мкс. Когда информация не передается, линии связи находится в маркерном (marking) состоянии. Противоположное ему состояние именуется заполненным (spacing). Когда линия переходит в заполненное состояние для побитовой передачи данных, каждому символу предшествует стартовый бит, а в конце идет один стоповый бит или больше, после этого линия возвращается в маркерное состояние.

В промежутке между стартовым и стоповым битами осуществляется передача 7, в режиме ASCII, или 8, в режиме RTU, битов, составляющих символ, причем первым посылается младший бит (LSB). После символа идет либо бит четности, либо еще один стоповый бит. При этом пользователь имеет возможность выбирать один из трех вариантов: контроль на четность, или на нечетность, либо отсутствие контроля. В режиме ASCII передача одного символа требует передачи 10 битов, а в режиме RTU – 11. При асинхронной связи символы могут пересылаться либо вплотную, либо с временным интервалом между ними. Последовательности символов, образующих сообщения, имеют различные структуры в зависимости от режима – ASCII или RTU.

[ Источник]

Тематики

• сети вычислительные

EN

• Modbus RTU protocol

бланк заказа на услугу
—
[Л.Г.Суменко. Англо-русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.]

Тематики

• информационные технологии в целом

EN

• service order form
• SOF

доля растворимого органического загрязнителя
—
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

• энергетика в целом

EN

• soluble organic fraction
• SOF

начало кадра
SOF
Самый первый бит каждого кадра данных и кадра удаленного запроса. Состояние SOF всегда доминантное.
[ http://can-cia.com/fileadmin/cia/pdfs/CANdictionary-v2_ru.pdf]

Тематики

• сети вычислительные

Синонимы

• SOF

EN

• start of frame
• SOF

начало кадра
SOF
Самый первый бит каждого кадра данных и кадра удаленного запроса. Состояние SOF всегда доминантное.
[ http://can-cia.com/fileadmin/cia/pdfs/CANdictionary-v2_ru.pdf]

Тематики

• сети вычислительные

Синонимы

• SOF

EN

• start of frame
• SOF

коллективный доступ с опознаванием несущей и обнаружением конфликтов
КДОН/ОК
Ндп. коллективный доступ с контролем носителя и обнаружением столкновений
Метод доступа к физической среде, основанный на опознавании несущей для обнаружения передачи другой станции и разрешении конфликтов путем повторных передач кадра.
[ ГОСТ 29099-91]

Недопустимые, нерекомендуемые

• коллективный доступ с контролем носителя и обнаружением столкновений

Тематики

• сети вычислительные

Обобщающие термины

• шинная сеть со случайным доступом

Синонимы

• КДОН/ОК

EN

• carrier sense multiple access with collision detection
• CSMA/CD

коллективный доступ с опросом канала и обнаружением конфликтов
многостанционный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов
—
[Л.Г.Суменко. Англо-русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.]

Тематики

• информационные технологии в целом

Синонимы

• многостанционный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов

EN

• carrier-sense multiple access and collision detection
• CSMA/CD

метод множественного доступа с контролем носителя и обнаружением конфликтов
МДКН/ОК
—
[Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо-русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993]

Тематики

• информационные технологии в целом

Синонимы

• МДКН/ОК

EN

• CSMA with collision detection
• CSMA/CD

многостанционный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов
Конфликты являются нормальным, хотя и нежелательным явлением в сетях с коллективным доступом абонентов к общей среде передачи. Суть данного метода состоит в определении конфликта как можно раньше, а не после окончания передачи кадра. При такой стратегии доступа станция, которая захватила канал, продолжает контролировать его состояние, сравнивая вид отправленного сигнала с тем, который присутствует в линии связи. При возникновении конфликта передача немедленно прекращается и может быть возобновлена лишь по истечении случайного интервала времени (рис. С-17). В приведенном примере узел 1 первым обнаружил, что среда свободна и начал передачу. Время, через которое станция сможет обнаружить конфликт, определяется задержкой при распространении сигнала до самой удаленной станции и обратно. Метод CSMA/CD эффективно работает при загрузке сети до 30 %, а далее происходит нарастающая деградация характеристик сети.

Рис. С-17. Метод доступа с контролем несущей и устранением конфликтов: t₁, t₃- случайная пауза после конфликта для узлов 1 и 3; t₂ - время ожидания узлом 2 передачи из-за занятости канала
[Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо-русский толковый словарь-справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002]

Тематики

• электросвязь, основные понятия

EN

• CSMA/CD
• CSMA with Collision Detection

множественный доступ к среде с обнаружением конфликтов и детектированием несущей
Метод доступа к среде передачи (кабелю), определенный в спецификации IEEE802.3 для локальных сетей Ethernet. CSMA/CD требует, чтобы каждый узел, начав передачу, продолжал "прослушивать" сеть на предмет обнаружения попытки одновременной передачи другим устройством - коллизии. При возникновении конфликта, передача должна быть незамедлительно прервана и может быть возобновлена по истечении случайного промежутка времени. В сети Ethernet с загрузкой 35-40% коллизии возникают достаточно часто и могут существенно замедлить работу. При небольшом числе станций вероятность коллизий существенно снижается.
[ http://www.morepc.ru/dict/]

Тематики

• информационные технологии в целом

EN

• Carrier sense multiple access/collision detection
• CSMA/CD

множественный доступ с детектированием несущей и обнаружением конфликтов
Метод доступа к среде передачи (кабелю), определенный в спецификации IEEE 802.3 для локальных сетей Ethernet. CSMA/CD требует, чтобы каждый узел, начав передачу, продолжал "прослушивать" сеть на предмет обнаружения попытки одновременной передачи другим устройством - коллизии. При возникновении конфликта передача должна быть незамедлительно прервана и может быть возобновлена по истечении случайного промежутка времени. В сети Ethernet с загрузкой 35-40 % коллизии возникают достаточно часто и могут существенно замедлить работу. При небольшом числе станций вероятность коллизий существенно снижается. 
[ http://www.lexikon.ru/dict/net/index.html]

Тематики

• сети вычислительные

EN

• carrier sense multiple access with collision detection
• CSMA/CD

множественный доступ с контролем передачи и обнаружением коллизий
—
[ ГОСТ Р 54325-2011 (IEC/TS 61850-2:2003)]]

Тематики

• релейная защита

EN

• carrier sense multiple access/collision detection
• CSMA/CD

метод множественного доступа с контролем носителя и обнаружением конфликтов
МДКН/ОК
—
[Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо-русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993]

Тематики

• информационные технологии в целом

Синонимы

• МДКН/ОК

EN

• CSMA with collision detection
• CSMA/CD

многостанционный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов
Конфликты являются нормальным, хотя и нежелательным явлением в сетях с коллективным доступом абонентов к общей среде передачи. Суть данного метода состоит в определении конфликта как можно раньше, а не после окончания передачи кадра. При такой стратегии доступа станция, которая захватила канал, продолжает контролировать его состояние, сравнивая вид отправленного сигнала с тем, который присутствует в линии связи. При возникновении конфликта передача немедленно прекращается и может быть возобновлена лишь по истечении случайного интервала времени (рис. С-17). В приведенном примере узел 1 первым обнаружил, что среда свободна и начал передачу. Время, через которое станция сможет обнаружить конфликт, определяется задержкой при распространении сигнала до самой удаленной станции и обратно. Метод CSMA/CD эффективно работает при загрузке сети до 30 %, а далее происходит нарастающая деградация характеристик сети.

Рис. С-17. Метод доступа с контролем несущей и устранением конфликтов: t₁, t₃- случайная пауза после конфликта для узлов 1 и 3; t₂ - время ожидания узлом 2 передачи из-за занятости канала
[Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо-русский толковый словарь-справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002]

Тематики

• электросвязь, основные понятия

EN

• CSMA/CD
• CSMA with Collision Detection

слот подтверждения
Первый бит поля подтверждения CAN кадра. Устанавливается рецессивным со стороны передающего узла и доминантным со стороны всех получателей, которые осуществили успешную проверку CRC (циклического избыточного кода). Если передающий узел обнаруживает доминантное состояние этого бита, он может быть уверен, что хотя бы один узел принял сообщение без ошибок.
[ http://can-cia.com/fileadmin/cia/pdfs/CANdictionary-v2_ru.pdf]

Тематики

• сети вычислительные

EN

• acknowledge (ACK) slot