в WhatsApp
Модуль SIMATIC Modbus/TCP
Modbus – стандартный коммуникационный протокол проводной последовательной связи и обмена данными между устройствами промышленной автоматизации. Он задает понятную модель данных (битовые сигналы и регистры) и набор функций чтения/записи, благодаря которым одно устройство может считывать состояния, измеренные значения, параметры и команды другого.
Siemens Modbus TCP – вариант протокола Modbus для связи устройств промышленной автоматизации SIMATIC с оборудованием Ethernet. Modbus TCP представляет собой набор фирменных коммуникационных блоков и библиотек, которые позволяют программируемым логическим контроллерам Siemens быстро подключаться к сторонним устройствам и реализовывать обмен запросами и ответами без глубокого изучения протокола.
Где используется Modbus TCP
Протокол незаменим, когда нужно быстро и надежно связать программные и аппаратные средства управления SIMATIC с интеллектуальными устройствами, у которых Modbus – штатный интерфейс, то есть они имеют в паспорте таблицу Modbus-регистров. Типовые применения:
-
модернизация существующих систем SIMATIC, когда нужно подключить новые датчики, приводы или измерители без смены всей архитектуры;
-
смешанные (гетерогенные) системы, где часть оборудования уже поддерживает Modbus TCP;
-
для связи контроллеров и устройств разных производителей по Industrial Ethernet.
Как работает обмен Modbus TCP
В процессе участвуют два типа устройств:
-
клиент – инициирует обмен: отправляет запрос «прочитать» или «записать» регистры;
-
сервер – хранит данные и отвечает на запросы клиента.
SIMATIC S7 может быть и клиентом, и сервером или совмещать обе роли в разных соединениях. Для каждого Modbus-партнера в программе вызывается отдельный блок обмена, у которого есть собственные настройки и память состояния. Требуется только задать роль контроллера (клиент или сервис), IP-адрес партнера и привязать регистры Modbus к переменным программы без ручного программирования протокола с нуля.
Способы подключения Modbus TCP в SIMATIC:
-
для устройств S7-300/400 с PROFINET-CPU – через встроенный порт или блоки: MB_CLIENT – если CPU должна быть клиентом, MB_SERVER – если CPU должна быть сервером. Блок сам устанавливает TCP-соединение, отправляет Modbus-запрос и получает ответ; остается лишь задать адрес партнера и нужные области данных;
-
для устройств S7-300/S7-400 без встроенного Ethernet – через CP 343-1 и CP 443-1 и библиотеку CP, которая обеспечивает обмен между CPU и сторонними Modbus-устройствами. Библиотека лицензируется и настраивается в STEP 7.
Cовместимость контроллеров и процессоров SIMATIC с Modbus TCP
|
Устройства SIMATIC |
Подключение Modbus TCP |
Библиотека/блоки Siemens |
|
S7-300 |
Через отдельный Ethernet-коммуникационный процессор CP343-1 (внешний модуль связи) |
CP |
|
S7-400 |
||
|
S7-300 / S7-400 |
Напрямую через встроенный Ethernet/PROFINET-порт CPU, без внешнего CP |
PN CPU |
|
ET 200 с CPU PROFINET |
Напрямую через встроенный PROFINET-порт станции |
|
|
S7-400H / резервируемые CPU (двойные контроллеры для высокой надежности) |
Через встроенный PROFINET-порт H-CPU (или через CP, если так построена сеть) |
PN Red или CP Red |
|
S7-1200 (прошивка от V4.2) |
напрямую через встроенный Ethernet/PROFINET-порт |
Встроенные блоки MB_CLIENT / MB_SERVER + при необходимости резервируемые блоки Modbus TCP |
|
S7-1500 (прошивка от V2.5) |
||
|
WinAC RTX (программный PLC Siemens на ПК) |
Через Ethernet-порт ПК, как у обычного CPU |
PN CPU |
|
SENTRON PAC (энергоизмерители Siemens) |
Как Modbus-устройства в сети Ethernet |
SENTRON PAC |
Преимущества Modbus TCP
Пользователи Модбас ценят его за:
-
возможность быстрой прозрачной интеграции устройств SIMATIC с оборудованием других брендов (приводы, счетчики энергии, датчики, шкафные модули) и масштабирования без изменения архитектуры АСУ ТП;
-
открытый протокол, поддерживаемый большинством производителей и позволяющий без проблем объединять в единую систему оборудование разных брендов;
-
отсутствие необходимости знания Modbus за счет готовых пошаговых помощников и типовых примеров проектов, которые можно взять за основу. Это минимизирует объем ручной работы и вероятность ошибки;
-
варианты с резервированием для критичных систем.
Важные нюансы работы с протоколом Modbus TCP
-
Отсутствие встроенной киберзащиты: нет шифрования и аутентификации по умолчанию. Защиту обеспечивают за счет настроек сети: сегментации, ограничения доступа, защищенных каналов связи, контроля трафика.
-
Адресация регистров. У разных производителей встречается сдвиг адресов (например, «40001» в паспорте может соответствовать регистру 0 в запросе). Эта информация проверяется по карте регистров устройства.
-
Типы данных. В Modbus 16-битный регистр. Если устройство передает числа float или целые 32-бит, они занимают два регистра, для верного прочтения значения важно заранее согласовать, в каком порядке они идут.
