Modbus的應(yīng)用及解決方案
計(jì)算機(jī)通信結(jié)構(gòu)已從最老的主機(jī)/終端(Mainframe-Terminal),過(guò)渡到客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器(C/S),再到現(xiàn)今的Web服務(wù)器/Browser瀏覽器方式,本文Web服務(wù)指的就是后者。
Web服務(wù)實(shí)際定義了3個(gè)標(biāo)準(zhǔn):
(1)Web服務(wù)器使用HTML語(yǔ)言編程。
(2)Browser瀏覽器使用因特網(wǎng)瀏覽器:如微軟Internet Explorer、網(wǎng)景公司Navigator等。
(3)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議為:基于TCP/IP的HTTP協(xié)議。
這樣,從客戶(hù)端就可用圖形畫(huà)面來(lái)和服務(wù)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)交互了。
互聯(lián)網(wǎng)上Web的出現(xiàn)可與計(jì)算機(jī)上出現(xiàn)的Windows相媲美,用戶(hù)可通過(guò)圖形界面得到網(wǎng)上的各種資源,入網(wǎng)門(mén)坎大大降低,上網(wǎng)人數(shù)大大增加,這也是這兩年為何網(wǎng)站和網(wǎng)民急劇增加的原因,也是為什么微軟和網(wǎng)景為爭(zhēng)奪瀏覽器市場(chǎng)份額而拼得你死我活的根源。
既然在IT領(lǐng)域,Web服務(wù)已非常成熟和成功,那么能否把它引入工業(yè)網(wǎng)絡(luò),使用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)得到增值?答案是肯定的,施耐德公司已對(duì)此進(jìn)行了有益的探索,很多用戶(hù)也從中受益,取得了很多成果。
1. Web服務(wù)的可擴(kuò)展性
目前,施耐德公司自動(dòng)化產(chǎn)品中(如NOE、ETY以太網(wǎng)模板)已內(nèi)置了許多通信和Web服務(wù)功能,用戶(hù)可按自己的需要,實(shí)現(xiàn)不同層次的服務(wù)。 字串7
(1)層次A:無(wú)Web功能,用戶(hù)可通過(guò)TCP/IP Modbus,實(shí)現(xiàn)Modbus信息交換和FDR(Faulty Device Replacement,故障設(shè)備在線(xiàn)更換),對(duì)設(shè)備監(jiān)控和I/O服務(wù)。
(2)層次B:基本W(wǎng)eb功能,通過(guò)內(nèi)置web服務(wù)器,可對(duì)設(shè)備進(jìn)行組態(tài)、配置、維護(hù)、監(jiān)視診斷和建立文檔,并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。
(3)層次C:可配置的Web功能,用戶(hù)可自已制作動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè),實(shí)現(xiàn)瘦客戶(hù)機(jī)的人機(jī)界面功能,另外,還可實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)布與訂閱(也稱(chēng)全局?jǐn)?shù)據(jù)功能)、帶寬管理、I/O掃描器功能,完成更高一步的所謂“協(xié)同自動(dòng)化”理念,是一種增值服務(wù)。
(4)層次D:更有效的Web服務(wù),通過(guò)進(jìn)一步擴(kuò)展的服務(wù),如將來(lái)的分布式控制、更高級(jí)的人機(jī)界面,以及和IT網(wǎng)絡(luò)更緊密的連接;如通過(guò)電子郵件、手機(jī)短信、各種數(shù)據(jù)庫(kù)接口,來(lái)實(shí)現(xiàn)管理網(wǎng)和控制網(wǎng)的無(wú)縫集成。
2. Web自動(dòng)化給用戶(hù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)
(1)對(duì)操作員:容易使用,因使用相同的瀏覽工具,而瀏覽器目前是免費(fèi)的,還可從網(wǎng)上免費(fèi)下載。
使用操作界面無(wú)需預(yù)先的知識(shí)和培訓(xùn),可通過(guò)不同超級(jí)鏈接,接至如操作、維護(hù)、工藝流程、產(chǎn)品資料等服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)學(xué)習(xí)、操作、維護(hù),以及局域網(wǎng)、本地網(wǎng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)跨區(qū)域遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控功能。
字串5
(2)對(duì)企業(yè)管理人員:低投入、具有擴(kuò)展性、基于“瘦客戶(hù)機(jī)”的人機(jī)界面,使信息可在企業(yè)內(nèi)任何網(wǎng)絡(luò)級(jí)別訪(fǎng)問(wèn),隨時(shí)掌握企業(yè)產(chǎn)品率、成品率及銷(xiāo)售和財(cái)務(wù)狀況,通過(guò)與SCM、ERP、CRM等互聯(lián),可及時(shí)了解市場(chǎng)變化、物流供給和企業(yè)資源等信息,保證系統(tǒng)正常運(yùn)行,創(chuàng)造企業(yè)良性循環(huán)。
(3)對(duì)IT管理人員:因使用標(biāo)準(zhǔn)化通用網(wǎng)絡(luò),故信息網(wǎng)和控制已合二為一,減少多重的數(shù)據(jù)庫(kù),減少系統(tǒng)集成的難度,降低總體費(fèi)用。
由于使用通用組件,從網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)到應(yīng)用軟件都降低了IT的采購(gòu)開(kāi)銷(xiāo),(如瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、瘦客戶(hù)機(jī)、TCP/IP以太網(wǎng)等),同時(shí)維護(hù)與備件費(fèi)用也很低廉。
通過(guò)已有TCP/IP以太網(wǎng),還可提供各種增值服務(wù),如IP電話(huà)、IP視頻等。
如用戶(hù)有興趣,IT人員還可把局域網(wǎng)接入Internet網(wǎng),加上若干安全機(jī)制,如防火墻、VPN等技術(shù),用戶(hù)可隨時(shí)、隨地以各種上網(wǎng)方式通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)獲取企業(yè)內(nèi)信息。
四 Modbus和Modbus TCP的部分應(yīng)用舉例
(1)半導(dǎo)體制造業(yè)
設(shè)備:SCADA/PLC;功能:純凈水制作,化學(xué)液泄漏檢測(cè),清潔廠房空調(diào)和設(shè)施。
(2)紡織機(jī)械
設(shè)備:PLC/運(yùn)動(dòng)控制;功能:T恤衫口袋自動(dòng)加裝機(jī)。 字串9
(3)公共設(shè)施,如超市、倉(cāng)庫(kù)、商務(wù)辦公樓等
設(shè)備:PLC/PC;功能:配電,空調(diào)系統(tǒng),加熱與制冷。
(4)采礦業(yè)
設(shè)備:SCADA/PLC/DCS/以太網(wǎng);功能:把遠(yuǎn)端相關(guān)信息送至主站,如火車(chē)、卡車(chē)運(yùn)送情況等。
(5)塑料機(jī)械
設(shè)備:PLC/PC/網(wǎng)絡(luò);功能:通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱(chēng)重系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。
(6)微電子業(yè)
設(shè)備:PLC/PC;功能:清潔廠房的空調(diào),空氣處理和真空,廢料的處理,水處理,原料分配,環(huán)境監(jiān)測(cè),電力監(jiān)控。
(7)食品和飲料業(yè)
設(shè)備:PLC/PC/MODEM;功能:對(duì)飲料進(jìn)行可靠、可重復(fù)、詳細(xì)的檢測(cè)和報(bào)告。
(8)水處理行業(yè)
設(shè)備:RTU/以太網(wǎng)/無(wú)線(xiàn)網(wǎng);功能:功率表結(jié)合遠(yuǎn)程控制,可獲得實(shí)時(shí)檢測(cè)水泵的美元/加侖值。
(9)水泥制造業(yè)
設(shè)備:PLC/PC/網(wǎng)絡(luò);功能:水泥生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。
(10)核技術(shù)
設(shè)備:MCC/PLC/網(wǎng)絡(luò);功能:控制氚(氫的放射性同位素)的生產(chǎn)。
(11)起重設(shè)備
設(shè)備:PLC/DC Drives/AC Drives;功能:港口吊裝機(jī)械的運(yùn)行控制。
(12)冶金設(shè)備
設(shè)備:PLC/運(yùn)動(dòng)控制/DC Drives;功能:鋼板長(zhǎng)度的精確切割。
(13)供水系統(tǒng) 字串7
設(shè)備:PLC/PC/網(wǎng)絡(luò);功能:完成供水系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。
五 Modbus今后的發(fā)展
為更好普及和推動(dòng)Modbus在基于以太網(wǎng)上的分布式應(yīng)用,目前施耐德公司已將Modbus協(xié)議的所有權(quán)移交給IDA(Interface for Distributed Automation,分布式自動(dòng)化接口)組織(www.Modbus-IDA.org),并成立了Modbus-IDA組織,為Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。作為一家非盈利、獨(dú)立、基于Web的社團(tuán),Modbus-IDA組織的任務(wù)是:鼓勵(lì)自動(dòng)化設(shè)備的獨(dú)立使用者和制造商,采用Modbus通信協(xié)議,使用分布式自動(dòng)化架構(gòu),為多個(gè)市場(chǎng)提供相應(yīng)產(chǎn)品。Modbus-IDA將提供基礎(chǔ)平臺(tái),使用戶(hù)能得到和共享協(xié)議、應(yīng)用和認(rèn)證信息,最終降低使用成本。Modbus-IDA被IEC授予世界領(lǐng)先的電氣和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)組織“類(lèi)別D”的聯(lián)絡(luò)員身份,目前正參與制造和過(guò)程自動(dòng)化環(huán)境的數(shù)字化通信方面的定義,且已提交了基于TCP/IP的Modbus和RTPS(Real-time Publish/Subscribe,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的發(fā)布與訂閱)協(xié)議,作為IEC的PAS(Publicly Available Specification,公共可用規(guī)范)。
(2)對(duì)企業(yè)管理人員:低投入、具有擴(kuò)展性、基于“瘦客戶(hù)機(jī)”的人機(jī)界面,使信息可在企業(yè)內(nèi)任何網(wǎng)絡(luò)級(jí)別訪(fǎng)問(wèn),隨時(shí)掌握企業(yè)產(chǎn)品率、成品率及銷(xiāo)售和財(cái)務(wù)狀況,通過(guò)與SCM、ERP、CRM等互聯(lián),可及時(shí)了解市場(chǎng)變化、物流供給和企業(yè)資源等信息,保證系統(tǒng)正常運(yùn)行,創(chuàng)造企業(yè)良性循環(huán)。
(3)對(duì)IT管理人員:因使用標(biāo)準(zhǔn)化通用網(wǎng)絡(luò),故信息網(wǎng)和控制已合二為一,減少多重的數(shù)據(jù)庫(kù),減少系統(tǒng)集成的難度,降低總體費(fèi)用。
由于使用通用組件,從網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)到應(yīng)用軟件都降低了IT的采購(gòu)開(kāi)銷(xiāo),(如瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、瘦客戶(hù)機(jī)、TCP/IP以太網(wǎng)等),同時(shí)維護(hù)與備件費(fèi)用也很低廉。
通過(guò)已有TCP/IP以太網(wǎng),還可提供各種增值服務(wù),如IP電話(huà)、IP視頻等。
如用戶(hù)有興趣,IT人員還可把局域網(wǎng)接入Internet網(wǎng),加上若干安全機(jī)制,如防火墻、VPN等技術(shù),用戶(hù)可隨時(shí)、隨地以各種上網(wǎng)方式通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)獲取企業(yè)內(nèi)信息。
四 Modbus和Modbus TCP的部分應(yīng)用舉例
(1)半導(dǎo)體制造業(yè)
設(shè)備:SCADA/PLC;功能:純凈水制作,化學(xué)液泄漏檢測(cè),清潔廠房空調(diào)和設(shè)施。
(2)紡織機(jī)械
設(shè)備:PLC/運(yùn)動(dòng)控制;功能:T恤衫口袋自動(dòng)加裝機(jī)。 字串9
(3)公共設(shè)施,如超市、倉(cāng)庫(kù)、商務(wù)辦公樓等
設(shè)備:PLC/PC;功能:配電,空調(diào)系統(tǒng),加熱與制冷。
(4)采礦業(yè)
設(shè)備:SCADA/PLC/DCS/以太網(wǎng);功能:把遠(yuǎn)端相關(guān)信息送至主站,如火車(chē)、卡車(chē)運(yùn)送情況等。
(5)塑料機(jī)械
設(shè)備:PLC/PC/網(wǎng)絡(luò);功能:通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱(chēng)重系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。
(6)微電子業(yè)
設(shè)備:PLC/PC;功能:清潔廠房的空調(diào),空氣處理和真空,廢料的處理,水處理,原料分配,環(huán)境監(jiān)測(cè),電力監(jiān)控。
(7)食品和飲料業(yè)
設(shè)備:PLC/PC/MODEM;功能:對(duì)飲料進(jìn)行可靠、可重復(fù)、詳細(xì)的檢測(cè)和報(bào)告。
(8)水處理行業(yè)
設(shè)備:RTU/以太網(wǎng)/無(wú)線(xiàn)網(wǎng);功能:功率表結(jié)合遠(yuǎn)程控制,可獲得實(shí)時(shí)檢測(cè)水泵的美元/加侖值。
(9)水泥制造業(yè)
設(shè)備:PLC/PC/網(wǎng)絡(luò);功能:水泥生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。
(10)核技術(shù)
設(shè)備:MCC/PLC/網(wǎng)絡(luò);功能:控制氚(氫的放射性同位素)的生產(chǎn)。
(11)起重設(shè)備
設(shè)備:PLC/DC Drives/AC Drives;功能:港口吊裝機(jī)械的運(yùn)行控制。
(12)冶金設(shè)備
設(shè)備:PLC/運(yùn)動(dòng)控制/DC Drives;功能:鋼板長(zhǎng)度的精確切割。
(13)供水系統(tǒng) 字串7
設(shè)備:PLC/PC/網(wǎng)絡(luò);功能:完成供水系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。
五 Modbus今后的發(fā)展
為更好普及和推動(dòng)Modbus在基于以太網(wǎng)上的分布式應(yīng)用,目前施耐德公司已將Modbus協(xié)議的所有權(quán)移交給IDA(Interface for Distributed Automation,分布式自動(dòng)化接口)組織(www.Modbus-IDA.org),并成立了Modbus-IDA組織,為Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。作為一家非盈利、獨(dú)立、基于Web的社團(tuán),Modbus-IDA組織的任務(wù)是:鼓勵(lì)自動(dòng)化設(shè)備的獨(dú)立使用者和制造商,采用Modbus通信協(xié)議,使用分布式自動(dòng)化架構(gòu),為多個(gè)市場(chǎng)提供相應(yīng)產(chǎn)品。Modbus-IDA將提供基礎(chǔ)平臺(tái),使用戶(hù)能得到和共享協(xié)議、應(yīng)用和認(rèn)證信息,最終降低使用成本。Modbus-IDA被IEC授予世界領(lǐng)先的電氣和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)組織“類(lèi)別D”的聯(lián)絡(luò)員身份,目前正參與制造和過(guò)程自動(dòng)化環(huán)境的數(shù)字化通信方面的定義,且已提交了基于TCP/IP的Modbus和RTPS(Real-time Publish/Subscribe,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的發(fā)布與訂閱)協(xié)議,作為IEC的PAS(Publicly Available Specification,公共可用規(guī)范)。
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