Szukaj

Rola protokołu Modbus w automatyce przemysłowej

protokół modbus w automatyce

Protokół Modbus jest znany w branży przemysłowej praktycznie od 25 lat. Został stworzony przez firmę Modicon. Został rozpowszechniony i zmodernizowany na potrzeby stale zmieniających się standardów w branży przemysłowej. Obecnie jest to powszechnie używany standard komunikacyjny w firmach przemysłowych, szczególnie tam, gdzie są wdrażane systemy automatyki. Chcesz dowiedzieć się, jak działa protokół Modbus i gdzie znajduje praktyczne zastosowanie? Przejrzyj poniższy poradnik i dowiedz się więcej o jego możliwościach.

Modbus – fundament komunikacji w automatyce przemysłowej

Można zdecydowanie stwierdzić, że protokół Modbus RTU (Remote Terminal Unit) to najpopularniejszy protokół komunikacyjny stosowany w systemach automatyki przemysłowej. Idealnie nadaje się jako most pomiędzy:

  • sterownikami PLC, 
  • modułami wejścia/wyjścia, 
  • przemiennikami częstotliwości,
  • komputerami połączonymi z systemem SCADA np. do lokalizacji wycieków lub zarządzania systemem ciepłowniczym.

Prosty protokół Modbus RTU to tanie i efektywne rozwiązanie wykorzystujące tylko jedną parę przewodów. Dodatkowo Modbus jest w pełni integralny z popularnymi protokołami komunikacyjnymi w przemyśle.

W praktyce oznacza to, że przesyłanie ośmiobitowych liczb w formie binarnej odbywa się w trybie half-duplex. Topologia magistrali szeregowej pozwala na funkcjonowanie jednego urządzenia typu master w sieci, ale z możliwością komunikacji z 247 innymi urządzeniami w systemie.

Jak Modbus zwiększa efektywność procesów w przemyśle?

Moduł rozszerzeń Modbus ma na celu poprawę efektywności procesów przemysłowych za sprawą usprawnienia przesyłu newralgicznych informacji związanych z pracą urządzeń wykorzystywanych np. na liniach produkcyjnych.

Ten standard połączony z konwerterami RS485:

  • przyśpiesza funkcjonowanie systemów sterowania,
  • redukuje przestoje na produkcji,
  • umożliwia optymalizację kosztów operacyjnych.

Dodatkowo protokół Modbus poprawia komunikację ze sterownikami PLC, czujnikami i systemami SCADA. 

Poprawa efektywności procesów ma miejsce w przypadku:

  1. Automatyzacji i kontroli procesów przez sterowniki, przetworniki. Wdrożenie protokołu pozwala na minimalizację ręcznych interwencji i redukcję błędu ludzkiego np. na linii produkcyjnej.
  2. Zarządzania energią np. do optymalizacji zużycia energii w firmach produkcyjnych poprzez komunikację systemu z licznikami energii elektrycznej.

Dodatkowo Modbus pozwala na łatwiejsze skalowanie działań przedsiębiorstwa oraz sprawne rozbudowywane systemów o nowe czujniki, moduły, a nawet całą infrastrukturę sieciową.

Zalety otwartego standardu Modbus w porównaniu z innymi protokołami komunikacyjnymi

Jednym z atutów Modbus jest fakt, że można go połączyć z konwerterem RS485  i sterownikami programowalnymi. To znacznie usprawnia funkcjonowanie systemów automatyki przemysłowej. 

Kluczowe wyróżniki protokołu Modbus to przede wszystkim:

  • tania implementacja w istniejących systemach,
  • uniwersalność zastosowania,
  • prostota funkcjonowania,
  • możliwość łatwego wprowadzania zmian w projektach.

Warto też dodać, że to metoda komunikacji, która jest wyjątkowo dobrze skalowalna i pozwala na obsługę wszystkich popularnych mediów komunikacyjnych stosowanych w systemach automatyki przemysłowej np. kable koncentryczne, modemy telefoniczne, komunikacja bezprzewodowa. Ogromnym atutem protokołu Modbus jest fakt, że można go łatwo wdrożyć w systemach, które wcześniej działały w oparciu o kable koncentryczne.

Aby ocenić opłacalność wdrożenia modułu Modbus, warto porównać go z innymi popularnymi protokołami:

  • Modbus

Prosty w implementacji i tani, idealny dla mniejszych sieci. Oferuje jednak ograniczoną prędkość i brak nowoczesnych funkcji zabezpieczeń, co czyni go mniej odpowiednim dla dużych i złożonych aplikacji​.

  • Profibus

Zapewnia szybką, deterministyczną komunikację w dużych systemach automatyki, szczególnie w Europie. Jest bardziej skomplikowany i droższy, ale doskonały dla aplikacji wymagających precyzyjnego sterowania​.

  • Ethernet/IP

Skalowalny i szybki, doskonały dla dużych sieci. Oferuje zaawansowane zabezpieczenia, ale jest kosztowniejszy i bardziej złożony niż Modbus​.

Przykłady zastosowania Modbus w automatyzacji zakładów przemysłowych

Wdrożenie protokołu Modbus znacząco przyczynia się do poprawy automatyzacji procesów, monitoringu oraz zarządzania infrastrukturą w czasie rzeczywistym w różnych gałęziach przemysłu. W obszarze ciepłownictwa, oczyszczalni ścieków, biogazowni, wodociągów oraz elektrowni, Modbus pozwala na optymalizację działania kluczowych systemów, zapewniając stabilność operacji i zwiększając efektywność energetyczną.

Przykłady praktycznego zastosowania Modbus w powyższych branżach to:

  1. Sterowanie systemami pomp i zaworów w ciepłownictwie

W systemach ciepłowniczych Modbus umożliwia zdalne zarządzanie pracą pomp oraz zaworów, zapewniając precyzyjne sterowanie przepływem ciepła do odbiorców. Zdalny monitoring umożliwia szybkie reagowanie na zmiany zapotrzebowania na ciepło, a także automatyczne wykrywanie i eliminowanie usterek. Dzięki temu zakłady ciepłownicze funkcjonują efektywniej i z mniejszym ryzykiem występowania problemów technicznych.

  • Automatyzacja procesów oczyszczania ścieków

Modbus jest wykorzystywany do integracji systemów sterowania w oczyszczalniach ścieków, umożliwiając automatyzację pracy pomp, aeratorów oraz zaworów w różnych etapach procesu oczyszczania. Zastosowanie Modbus pozwala na monitorowanie parametrów pracy w czasie rzeczywistym. To prowadzi do optymalizacji procesów oczyszczania ścieków oraz zmniejszenia zużycia energii.

  • Zarządzanie instalacjami w biogazowniach i elektrowniach

Modbus znajduje zastosowanie w biogazowniach i elektrowniach, gdzie wykorzystywany jest do automatyzacji i monitoringu pracy generatorów oraz systemów przesyłu energii. Dzięki zdalnemu sterowaniu parametrami produkcji energii możliwe jest dynamiczne dostosowywanie mocy wytwarzanej do aktualnych potrzeb odbiorców. To wpływa na redukcję strat i podnosi efektywność operacyjną zakładów energetycznych.

Chciałbyś wdrożyć protokół Modbus do swojej firmy?