MODBUS

MODBUS, bir cihazın başka bir cihazdan veri okumasını veya karşı tarafa veri yazmasını sağlayan bir endüstriyel haberleşme protokolüdür.

En basit haliyle MODBUS haberleşmesini, bir cihazın başka bir cihaza "Bana şu veriyi gönder" veya "Şu değeri değiştir" demesi şeklinde düşünebiliriz.

MODBUS'un en önemli özelliklerinden biri, belirli bir üreticiye veya tek bir cihaz ailesine bağlı olmamasıdır. Bu nedenle farklı üreticilerin cihazları arasında veri alışverişi yapmak için yaygın olarak kullanılır.

MODBUS özellikle PLC'ler, enerji sistemleri, motor sürücüleri, ölçüm cihazları, RTU'lar, SCADA sistemleri ve endüstriyel kontrol uygulamalarında önemli bir yere sahiptir.

MODBUS farklı fiziksel ve iletişim ortamlarında kullanılabilmesi için çeşitli uygulama biçimlerine sahiptir. En yaygın kullanılan türler MODBUS RTU, MODBUS ASCII ve MODBUS TCP'dir.

MODBUS haberleşmesinin temelinde bir cihazın istekte bulunması ve diğer cihazın bu isteğe cevap vermesi bulunur.

Klasik MODBUS RTU sistemlerinde genellikle Master ve Slave kavramları kullanılır. MODBUS TCP tarafında ise günümüzde daha çok Client ve Server kavramları kullanılmaktadır.

MODBUS'ta veriler farklı veri alanlarında tutulur. Bu alanların her biri farklı amaçlarla kullanılır.

MODBUS uygulamalarında en fazla kafa karışıklığı oluşturan konulardan biri adreslemedir. Bir cihazın teknik dokümanında görülen adres ile yazılım içerisinde kullanılan adres her zaman aynı biçimde gösterilmeyebilir.

Örneğin bir cihaz dokümanında 40001 olarak gösterilen bir Holding Register, kullanılan yazılım veya sürücüye bağlı olarak farklı bir başlangıç adresiyle ifade edilebilir.

Bu nedenle MODBUS cihazlarında haberleşme kurulurken yalnızca adres numarasına bakmak yeterli değildir. Cihaz üreticisinin register tablosundaki fonksiyon kodu, adres, veri tipi, ölçekleme ve byte sıralaması bilgileri birlikte değerlendirilmelidir.

MODBUS'ta yapılacak işlem fonksiyon kodu ile belirtilir. En sık karşılaşılan fonksiyon kodlarından bazıları aşağıdaki gibidir.

MODBUS temel olarak 16 bit Register'lar üzerinden çalışır. Ancak gerçek uygulamalarda sıcaklık, basınç, güç, enerji veya sayaç değerleri gibi farklı veri tipleri kullanılabilir.

Örneğin bir cihaz 32 bitlik bir Float değeri iki adet 16 bit Register içerisinde saklayabilir. Bu durumda yalnızca Register adresini bilmek yeterli değildir. Verinin nasıl kodlandığının da bilinmesi gerekir.

• 16 bit Integer
• Unsigned Integer
• Signed Integer
• 32 bit Integer
• 32 bit Float
• 64 bit Double
• Bit alanları
• Ölçeklenmiş değerler

MODBUS uygulamalarında sık karşılaşılan sorunlardan biri de çok Register'lı verilerin byte ve word sıralamasıdır.

Özellikle 32 bit veya 64 bit değerlerde cihaz üreticileri farklı byte ve word sıralamaları kullanabilir. Bu nedenle aynı Register değerleri okunmasına rağmen yazılımda tamamen farklı bir sayı görülebilir.

Örneğin 32 bit Float değerler için ABCD, CDAB, BADC veya DCBA gibi farklı sıralamalarla karşılaşılabilir.

Bu nedenle bir MODBUS cihazını sisteme tanımlarken register adresinin yanında veri tipi ve byte/word sıralamasının da doğru yapılandırılması gerekir.

MODBUS TCP, MODBUS protokolünün Ethernet ve TCP/IP ağları üzerinden kullanılmasını sağlar. Bu nedenle klasik seri haberleşme yerine Ethernet altyapısı bulunan sistemlerde tercih edilir.

MODBUS TCP'de cihazlar IP adresleri üzerinden haberleşir. Standart MODBUS TCP portu 502 numaralı TCP portudur.

SCADA sistemi, PLC veya başka bir istemci, ağ üzerindeki MODBUS TCP Server'a bağlanarak register ve coil verilerini okuyabilir veya cihazın izin verdiği değerlere yazabilir.

MODBUS çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Özellikle ölçüm ve kontrol verilerinin sistemler arasında aktarılması gereken uygulamalarda sıkça kullanılır.

MODBUS yapısının basit olmasına rağmen sahada haberleşme sorunlarıyla sık karşılaşılabilir. Sorunun kaynağını bulmak için fiziksel bağlantıdan register adresine kadar birçok parametrenin kontrol edilmesi gerekebilir.

• Yanlış cihaz adresi
• Yanlış IP adresi veya TCP portu
• Yanlış baud rate
• Yanlış parity veya stop bit ayarı
• RS-485 A/B bağlantısının ters olması
• Yanlış register adresi
• Yanlış fonksiyon kodu
• Yanlış veri tipi
• Yanlış byte veya word sıralaması
• Cihaz dokümanındaki adresleme ile yazılım adreslemesinin farklı olması

MODBUS, SCADA sistemlerinde saha cihazlarından veri toplamak için kullanılan en yaygın protokollerden biridir.

Örneğin bir enerji santralinde SCADA sistemi;

• Gerilim
• Akım
• Aktif ve reaktif güç
• Frekans
• Enerji değerleri
• Cihaz durumları
• Alarm bilgileri

gibi çok sayıda veriyi MODBUS üzerinden toplayabilir ve bu verileri zaman damgasıyla birlikte arşivleyebilir.

MODBUS haberleşmesini test etmek, cihazları kontrol etmek, register değerlerini incelemek ve sorunları tespit etmek için çeşitli yardımcı araçlar kullanılabilir.

Bu bölümde ilerleyen dönemde EOS tarafından geliştirilen veya paylaşılan MODBUS araçları, yardımcı uygulamalar ve örnek yazılımlar yayınlanacaktır.

MODBUS, basit yapısı, geniş cihaz desteği ve farklı haberleşme ortamlarında kullanılabilmesi sayesinde endüstriyel otomasyonda uzun yıllardır kullanılan önemli bir haberleşme protokolüdür.

MODBUS'u doğru kullanabilmek için yalnızca cihazın MODBUS desteklemesi yeterli değildir. Cihaz adresi, fonksiyon kodu, register adresi, veri tipi, ölçekleme ve byte/word sıralaması gibi bilgilerin de doğru yapılandırılması gerekir.

Özellikle SCADA ve veri toplama uygulamalarında MODBUS, saha cihazlarından güvenilir şekilde veri alınması için pratik ve yaygın bir çözüm sunar.

MODBUS, endüstriyel haberleşme, EOS yazılımları veya teknik içerikler hakkında iletişime geçebilirsiniz.

• benanbasoglu@gmail.com
• ANKARA