Eine vollständige Anleitung zum Modbus-Slave-Prinzip

Modbus Slave/Master ist ein serielles Kommunikationsprotokoll, das häufig in industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen verwendet wird. Es ist ein offener Standard, der 1979 von Modicon entwickelt wurde und verwendet wird, um die Kommunikation zwischen elektronischen Geräten über eine serielle Datenverbindung herzustellen. Es ist eines der beliebtesten Protokolle, das heute in der Industrie verwendet wird, wobei viele Hersteller Modbus-fähige Geräte anbieten. Wenn Sie mehr über das Modbus-Slave-Master-Konzept erfahren möchten, wird Ihnen dieser Leitfaden über mehrere Modbus-TCP-Master sehr helfen.

Eine vollständige Anleitung zum Modbus-Slave-Prinzip

Hier erfahren Sie alles über das Modbus-Slave-Prinzip im Detail.

Was ist Modbus-Slave?

• Modbus-Master-Slave bedeutet, dass ein Gerät (der Master) die Kommunikation mit einem oder mehreren anderen Geräten (den Slaves) initiiert. Der Master initiiert eine Anfrage und die Slaves antworten mit den angeforderten Daten. Der Master prüft dann die Antwort jedes Slaves und wenn sie gültig ist, werden die Daten akzeptiert.
• Ein Modbus-Slave ist ein Gerät, das mit einem Modbus-Master verbunden ist. Es kann sich um einen Sensor, einen Aktor, eine SPS oder ein beliebiges anderes Gerät handeln, das an das Modbus-Netzwerk angeschlossen werden kann. Ein Slave kann so konfiguriert werden, dass er Anfragen vom Master empfängt und mit den angeforderten Daten antwortet. Der Slave ist auch für die Verarbeitung der Anfrage und das Senden der entsprechenden Antwort verantwortlich.
• Um Modbus nutzen zu können, muss jedem Gerät eine Adresse zugewiesen werden . Die Adresse wird dem Gerät zugewiesen, wenn es mit dem Netzwerk verbunden wird. Diese Adresse wird verwendet, um das Gerät gegenüber dem Master zu identifizieren, damit der Master Anfragen an das richtige Gerät senden kann.
• Das Modbus-Protokoll kann zum Lesen und Schreiben von Daten von und zu einer Vielzahl von Geräten verwendet werden, darunter Sensoren, Aktoren und speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS). Dies macht es zur idealen Wahl für den Einsatz in industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen.
• Modbus TCP-Slaves sind einfach zu konfigurieren und zu verwenden und bieten eine zuverlässige und effiziente Möglichkeit, mit einer Vielzahl von Geräten zu kommunizieren. Sie sind außerdem kostengünstig, da sie keine komplexe Netzwerkinfrastruktur erfordern. Als solche sind sie ein wichtiger Bestandteil moderner industrieller Steuerungssysteme und werden in vielen Branchen auf der ganzen Welt eingesetzt.

Was ist Modbus-Master?

• Ein Modbus-Master ist ein Gerät oder eine Computeranwendung, die Datenübertragungsanfragen in einem Modbus-Netzwerk initiiert, indem sie Befehle an Slave-Geräte ausgibt. Der Modbus-Master ist die primäre Datenquelle, initiiert eine Anfrage und empfängt Antworten vom Slave-Gerät. Der Modbus-TCP-Master kann entweder eine Computeranwendung oder ein physisches Gerät wie eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) oder eine RTU (Remote Terminal Unit) sein.
• Der Modbus-Master kann zum Lesen oder Schreiben von Daten an ein Slave-Gerät sowie zum Ausgeben von Befehlen zum Ausführen bestimmter Funktionen verwendet werden. Beispielsweise kann ein Modbus-Master verwendet werden, um Daten von einem Temperatursensor zu lesen oder zu schreiben oder um einem Motor einen Befehl zum Ein- oder Ausschalten zu erteilen. Der Modbus-Master kann auch verwendet werden, um auf Daten von einer Gruppe von Slave-Geräten zuzugreifen, z. B. einer Gruppe von Temperatursensoren. Dies wird als Broadcast-Anforderung bezeichnet, die es dem Modbus-Master ermöglicht, Informationen von mehreren Slaves gleichzeitig anzufordern.
• Modbus-TCP-Master können zur Steuerung einer Vielzahl von Geräten verwendet werden. Sie können nicht nur Motoren steuern, sondern auch Ventile, Schalter und andere Arten von Geräten steuern . Der Modbus-Master kann auch verwendet werden, um den Datenfluss zwischen mehreren Geräten, wie z. B. einer SPS und einem Temperatursensor, zu steuern. Darüber hinaus kann der Modbus-Master verwendet werden, um die Geschwindigkeit eines Motors oder eines anderen Geräts zu steuern.
• Der Modbus-Master kann verwendet werden, um den Zustand und die Leistung eines Systems zu überwachen, indem er dem Benutzer ermöglicht, Diagnoseinformationen anzuzeigen. Dies kann helfen, Probleme schnell zu erkennen und Anpassungen am System vorzunehmen, um seine Leistung zu verbessern.
• Modbus-Master können auch zur Steuerung von Sicherheitssystemen wie Not-Aus-Systemen verwendet werden. Dies erfolgt durch die Verwendung von Befehlen, die vom Modbus-Master an die Slave-Geräte gesendet werden können. Diese Befehle bewirken, dass das Slave-Gerät bestimmte Aktionen ausführt, z. B. das Stoppen eines Motors oder das Abschalten eines Ventils.
• Schließlich können Modbus-Master auch zur Konfiguration eines Systems verwendet werden. Sie können zum Beispiel verwendet werden, um die Parameter eines Systems einzustellen , wie etwa die Drehzahl eines Motors oder die Parameter eines Prozesses. Dies kann durch Senden eines Konfigurationsbefehls an das Slave-Gerät erfolgen.

Wie funktionieren Modbus-Master und Modbus-Slave?

Modbus ist ein beliebtes industrielles Kommunikationsprotokoll, das in vielen Arten von industriellen Automatisierungsanwendungen verwendet wird. Es ist ein sehr einfaches Protokoll, das die Kommunikation zwischen einem Master und einem oder mehreren Slaves ermöglicht.

Das Modbus-Protokoll basiert auf der Modbus-Master-Slave-Architektur, was bedeutet, dass der Master immer die Kontrolle über die Kommunikation hat. Der Master kann Anfragen an den Slave senden und der Slave antwortet mit den angeforderten Daten. Der Master kann auch Befehle an den Slave senden und der Slave antwortet mit einer Bestätigung oder einer Fehlermeldung.

Das Modbus-Protokoll basiert auf dem Request-Response- Protokoll, das heißt, der Master sendet eine Anfrage an den Slave und der Slave antwortet mit den angeforderten Daten. Der Master kann auch Befehle an den Slave senden und der Slave antwortet mit einer Bestätigung oder einer Fehlermeldung. Der Slave kann auch Anfragen an den Master senden und der Master antwortet mit den angeforderten Daten.

Überblick über das Master-Slave-Prinzip

Das Master-Slave-Prinzip ist ein wichtiges Konzept in der Computer- und Netzwerktechnik. Kurz gesagt bezieht es sich auf ein System, in dem ein Gerät oder Programm die Rolle des Modbus-TCP-Masters und die anderen Geräte oder Programme die Rolle des Modbus-TCP-Slaves übernehmen. Das Master-Gerät oder -Programm ist für die Verwaltung der Kommunikation und der Ressourcen zwischen den anderen Geräten oder Programmen verantwortlich. Die Slaves sind im Allgemeinen dafür verantwortlich, die Anweisungen des Masters auszuführen und alle zusätzlichen Ressourcen bereitzustellen, die der Master benötigt.

• Das Konzept des Master-Slave-Prinzips gibt es seit den Anfängen der Computertechnik , als Computer miteinander verbunden werden mussten, um Ressourcen gemeinsam zu nutzen. Beispielsweise war in den frühen Tagen der Computertechnik möglicherweise ein Computer für die Speicherung von Daten und der andere Computer für die Verarbeitung der Daten verantwortlich. Das Master-Slave-Prinzip ermöglichte es diesen beiden Computern, ohne zusätzliche Hardware zu interagieren und Ressourcen gemeinsam zu nutzen .
• Heutzutage wird das Multiple-Master-Prinzip von Modbus TCP in vielen verschiedenen Bereichen der Datenverarbeitung verwendet. Beispielsweise wird im Bereich des verteilten Rechnens ein Master-Slave-System verwendet, um die Verarbeitung und Speicherung einer großen Datenmenge auf mehrere Computer aufzuteilen. Dies ermöglicht eine größere Skalierbarkeit und Effizienz, als wenn jeder Computer den gesamten Datensatz alleine verarbeiten müsste.
• Im Netzwerkbereich wird das Modbus-Slave/Master-Prinzip verwendet, um Ressourcen effizienter zwischen Computern zu teilen .
• Eine weitere Anwendung des Master-Slave-Prinzips liegt im Bereich der Datenspeicherung. Ein RAID-Array ist beispielsweise ein Speichersystem, das nach dem Master-Slave-Prinzip arbeitet. In einem RAID-Array werden mehrere Festplatten miteinander verbunden, sodass sie als ein großes Speichergerät fungieren. Das Master-Gerät ist dafür verantwortlich, die Kommunikation zwischen den anderen Geräten zu verwalten und sicherzustellen, dass alle Daten korrekt gespeichert werden. Die anderen Geräte fungieren als Modbus-Slaves und sind für die Bereitstellung der zusätzlichen Speicherkapazität verantwortlich.
• Schließlich kommt das Master-Slave-Prinzip auch in Bereichen wie dem Webhosting zum Einsatz, wo mehrere Rechner genutzt werden, um mehrere Webseiten zu hosten. In diesem Fall ist das Master-Gerät dafür verantwortlich, die Kommunikation zwischen den anderen Computern zu verwalten und sicherzustellen, dass alle Websites korrekt ausgeführt werden. Die anderen Computer fungieren als Modbus-Slaves und sind dafür verantwortlich, die zusätzlichen Ressourcen bereitzustellen, die das Master-Gerät benötigt.

Merkmale des Master-Slave-Prinzips

Die Hauptmerkmale des Master-Slave-Prinzips sind:

• Es ist immer nur ein Master mit dem Netzwerk verbunden : Beim Master-Slave-Prinzip ist immer nur ein Modbus-TCP-Master mit dem Netzwerk verbunden. Das Master-Gerät ist für die Steuerung aller Slave-Geräte verantwortlich. Der gesamte Datenverkehr wird über den Master geleitet, was die Kommunikation zwischen den Slave-Geräten und dem Master effizient macht.
• Der Master kann die Kommunikation initiieren und Anfragen an die Slaves senden : Das Master-Gerät kann Anfragen an die Slaves senden, z. B. Befehle, Daten oder Abfragen. Die Slaves antworten dann auf die vom Master gesendeten Anfragen. Der Master hat die vollständige Kontrolle über die Kommunikation zwischen den Slaves und dem Master.
• Der Master kann jeden Slave einzeln mit seiner spezifischen Adresse oder alle Slaves gleichzeitig mit Adresse 0 ansprechen : Der Master kann eine spezifische Adresse verwenden, um mit einem bestimmten Slave-Gerät zu kommunizieren. Alternativ kann der Master die Adresse 0 verwenden, um mit allen Slave-Geräten gleichzeitig zu kommunizieren. Dadurch kann der Master mehrere Modbus-Slaves gleichzeitig steuern.
• Die Slaves können nur Antworten an den Master senden : Die Slaves können nur Antworten auf die vom Master initiierten Anfragen senden. Die Slaves können keine Kommunikation mit dem Master oder mit anderen Slaves initiieren. Dies trägt dazu bei, die Kommunikation zwischen dem Master und den Slaves sicher und effizient zu halten.
• Die Modbus-Slaves können keine Kommunikation initiieren , weder mit dem Master noch mit anderen Slaves: Die Slaves können keine Kommunikation mit dem Master oder mit anderen Slaves initiieren. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kommunikation zwischen den Slaves und dem Master sicher gehalten wird und keine unbefugte Kommunikation stattfindet.

Informationen zur Modbus TCP-Slave-Kommunikation

Modbus-TCP-Slave-Kommunikation ist eine Kommunikationsmethode zwischen einem Master- und einem Slave-Gerät über ein TCP/IP-Netzwerk. Es ist eines der weit verbreiteten Kommunikationsprotokolle in der industriellen Automatisierung. Es ist ein einfaches, offenes und weit verbreitetes Kommunikationsprotokoll, das verwendet wird, um Geräte in einem Netzwerk miteinander zu verbinden.

Es basiert auf einem Modbus-Slave/Master-Prinzip, bei dem der Master die Kommunikation initiiert und der Slave auf die Anfragen des Masters antwortet. Das Master-Gerät kann eine Steuerung sein, wie z. B. eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) oder ein Computer. Das Slave-Gerät kann ein beliebiges Gerät sein, das mit dem Netzwerk verbunden ist, z. B. eine RTU (Remote Terminal Unit), ein Sensor oder ein Aktor.

Bei einer Modbus-TCP-Slave-Kommunikation sendet das Master-Gerät eine Anfrage an das Slave-Gerät. Das Slave-Gerät antwortet dann mit den erforderlichen Daten auf die Anfrage. Diese Daten können in Form von Registern oder Spulenwerten vorliegen. Die Daten werden dann an das Master-Gerät zurückgesendet, das die Daten verarbeitet und die entsprechenden Maßnahmen ergreift.

Dieses Protokoll wird in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt, von der einfachen Datenerfassung bis hin zu komplexen Steuerungssystemen . Es ist ein zuverlässiges Protokoll und einfach zu implementieren. Es ist auch sehr kostengünstig, da nur minimale Hardware und Software für den Betrieb erforderlich sind.

Einer der Vorteile dieses Protokolls ist die Möglichkeit, mehrere Geräte miteinander zu vernetzen , was ein höheres Maß an Kontrolle und Flexibilität ermöglicht. Dadurch kann der Benutzer mehrere Geräte wie Sensoren, Aktoren und Controller von einem einzigen Master-Gerät aus steuern. Dies reduziert die Kosten und vereinfacht das Gesamtsystem, da mehrere Controller und Datenerfassungsgeräte nicht mehr erforderlich sind.

Ein weiterer Vorteil der Modbus-TCP-Slave-Kommunikation ist ihre Flexibilität . Da es sich um ein offenes Protokoll handelt, kann es an unterschiedliche Anwendungen und unterschiedliche Gerätetypen angepasst werden. Dies ermöglicht eine größere Skalierbarkeit, sodass je nach Bedarf weitere Geräte zum Netzwerk hinzugefügt werden können.

Es ist auch ein sicheres Protokoll . Es verwendet Authentifizierung und Verschlüsselung und ist damit sicherer als andere Protokolle. Dies ermöglicht eine sichere Verbindung zwischen den Master- und den Slave-Geräten und stellt sicher, dass die übertragenen Daten nicht gefährdet werden.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Q1. Ist Modbus ein TCP oder UDP?

Ans. Modbus ist ein TCP-Protokoll. Modbus ist ein serielles Kommunikationsprotokoll, das 1979 von Modicon zur Verwendung mit seinen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) entwickelt wurde. Es ist ein De-facto-Standard, wirklich offen und das am weitesten verbreitete Netzwerkprotokoll in der industriellen Fertigungsumgebung.

Q2. Ist Modbus TCP dasselbe wie TCP IP?

Ans. Nein , Modbus TCP ist nicht dasselbe wie TCP/IP. Modbus TCP ist ein übergeordnetes Protokoll, das auf TCP/IP aufbaut, während TCP/IP ein untergeordnetes Protokoll ist. Modbus TCP wird verwendet, um die Kommunikation zwischen Geräten mit dem Modbus-Protokoll zu erleichtern, während TCP/IP verwendet wird, um die Kommunikation zwischen allen Arten von Geräten zu erleichtern.

Q3. Welche Art von Protokoll ist Modbus?

Ans. Modbus ist ein serielles Kommunikationsprotokoll. Es ist ein offenes Protokoll, was bedeutet, dass die Spezifikationen frei verfügbar sind und von jedem implementiert werden können. Modbus eignet sich gut für Anwendungen, die eine Master-Slave- oder Client-Server-Architektur erfordern. Modbus ist ein Request/Response-Protokoll und verwendet eine Master/Slave-Architektur.

Q4. Was ist Modbus TCP im Vergleich zu Ethernet?

Ans. Modbus TCP ist ein Kommunikationsprotokoll, das verwendet wird, um die Kommunikation zwischen Modbus-Geräten in einem Ethernet-Netzwerk herzustellen. Es basiert auf dem traditionellen Modbus-Protokoll und wird für industrielle Automatisierungsanwendungen verwendet.

Ethernet IP ist ein Netzwerkprotokoll, das auf dem Common Industrial Protocol (CIP) über Ethernet basiert. Es wurde entwickelt, um ein Ethernet-basiertes Netzwerk in Industriequalität für Steuerungssysteme bereitzustellen. Es dient zur Steuerung, Konfiguration und zum Datenaustausch zwischen vernetzten Geräten.

Q5. Wo wird Modbus TCP verwendet?

Ans. Modbus TCP wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, darunter Gebäudeautomatisierung, Fertigung, Energie- und Wassermanagement sowie Transportwesen. Es wird verwendet, um Geräte und Maschinen zu verbinden, um die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen ihnen zu ermöglichen.

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Insgesamt ist die Modbus-Slave- /Master-Kommunikation ein zuverlässiges, kostengünstiges und sicheres Kommunikationsprotokoll, das in der industriellen Automatisierung verwendet wird. Es ist einfach zu implementieren und ermöglicht die Vernetzung mehrerer Geräte, was es zur idealen Wahl für Anwendungen macht, die ein hohes Maß an Kontrolle und Flexibilität erfordern. Es ist auch ein sicheres Protokoll, was es zu einer guten Wahl für Anwendungen macht, die Datensicherheit erfordern.