Протокол Modbus довольно распространен как в промышленных системах автоматизации, так и сетях систем типа "Умный дом", автоматизации малых объектов (теплицы и т.п.) и стыковки различного оборудования с домашним компьютером. Появление таких проектов как Arduino и Raspberry Pi значительно повысило интерес к задачам, связанным с робототехникой, автоматикой и автоматизацией. Все это обеспечивает рост популярности Modbus среди любителей и профессионалов. В статье рассмотрен вопрос тестирования и наладки, как отдельных устройств, так и сетей на базе протокола Modbus с позиции требований к программному 
обеспечению для решения таких задач и обзора существующих инструментов.
Modbus, краткое введение
Modbus является довольно распространённым протоколом в системах автоматизации на среднем и нижнем (полевом) уровнях. Средний — это уровень контроллеров — устройств, осуществляющих сбор данных и управление технологическим процессом. Нижний или полевой — это уровень взаимодействия датчиков и контроллеров или датчиков напрямую с сервером.
Наладка систем автоматизации, использующих Modbus устройства
Modbus-устройства могут иметь определенные настройки интерфейса RS-485: количество бит данных, четность и количество стоп бит. Устройства с различными настройками не могут работать в одной сети с одним и тем же мастером. Тестирование и конфигурирование таких устройств удобно проводить, применяя терминальные программы, имеющие возможность быстрого переключения между предустановленными профилями настроек портов или работающие с несколькими линиями одновременно.
Требования к ПО для работы с Modbus-устройствами в режиме мастера
|
|
Описав различные задачи, которые возникают при разработке, настройке и наладке устройств с протоколом Modbus, составим список требований к специализированному программному обеспечению.
12. Поддержка настроек COM-порта (номер, скорость, четность, количество бит данных и стоп бит)
13. Настройка таймаутов (время ожидания приема ответа на запрос, время между символами и кадрами)
14. Поддержка стандартного Modbus
15. Поддержка нестандартного Modbus
16. Авто-опрос одного/нескольких устройств
17. 
Настройка авто-опроса
18. Логирование сессии / настройка логирования
19. Создание профилей для быстрого переключения между настройками порта
20. Работа в режиме сниффер
21. Лицензия продукта
22. Сопровождение продукта разработчиком
Обзор ПО для работы с Modbus протоколом
Modbus Poll
Начнем с классического приложения Modbus Poll от Witte Software.
Эта программа является симулятором мастера в Modbus-сети. Интерфейс Modbus Poll интуитивно понятен. Если вы представляете себе логику работы протокола, то разобраться с программой труда не составит.
| Функция | Наличие | Комментарий |
| Поддержка настроек COM-порта | + | |
| Настройка таймаутов | + | Доступны: время ожидания ответа |
 Поддержка стандартного Modbus
| + | Список функций ограничен |
| Поддержка нестандартного Modbus | + | |
| Авто-опрос одного / нескольких устройств | + / + |
| Настройка авто-опроса | + | Доступно: время между запросами |
| Логирование сессии / настройка логирования | + / + | |
| Создание профилей для быстрого переключения между настройками порта | - | |
| Работа в режиме сниффер | - | |
| Лицензия продукта | ПО платное | Есть пробный период 30 дней |
| Сопровождение продукта | + |
|
|
Достоинства: хорошая система логирования, достаточное количество поддерживаемых функций (во всяком случае, наиболее востребованные присутствуют), большое количество настроек внешнего вида.
Недостатки: цена (одна лицензия $ 129.00), нестандартный Modbus поддерживается как опциональная функция, нет профилей для быстрого переключения портов — приходится каждый раз перенастраивать соединение.
Modscan32/64
Следующим ПО в нашем обзоре будет Modscan
от WinTECH. Внешне эта программа очень похожа на Modbus Poll, но функционалом она обладает значительно меньшим.
У Modscan есть одна уникальная особенность для программ данного типа — это возможность создания форм (своего рода мнемосхем). Пока ее функционалу далеко до реальных SCADA-систем, но наличие такого бонуса радует. На сегодняшний день это достаточно скудный, по своим возможностям инструмент (имеется ввиду редактор форм), но будем надеяться, что со временем, разработчики доведут его до хорошего уровня.
| Функция | Наличие | Комментарий |
| Поддержка настроек COM-порта | + | |
| Настройка таймаутов | + | Доступны: время ожидания ответа |
 Поддержка стандартного Modbus
| + | Список функций ограничен |
| Поддержка нестандартного Modbus | - | |
| Авто-опрос одного / нескольких устройств | + / + | |
| Настройка авто-опроса | + | Доступно: время между запросами |
| Логирование сессии / настройка логирования | + / - | |
| Создание профилей для быстрого переключения между настройками порта | - | |
| Работа в режиме сниффер | - | |
| Лицензия продукта | ПО платное | Есть пробный период |
| Сопровождение продукта | + |
|
|
Достоинства: возможность создания собственных форм для просмотра данных, поддержка MMI & OLE Automation.
Недостатки: цена (одна лицензия $ 84.95), нет поддержки нестандартного Modbus, нет профилей для быстрого переключения портов, ненастраиваемая система логирования, малое количество поддерживаемых Modbus-функций.
Termite
Следующим в нашем списке будет терминал Termite от S2-Team. Termite является специализированный Modbus терминалом. Это означает, что он сам будет считать за вас CRC, распознавать сообщения об ошибках в ответах и т.д., ваша задача заключается в том, чтобы ввести корректное тело запроса в поле команды.
| Функция | Наличие | Комментарий |
| Поддержка настроек COM-порта | + | |
| Настройка таймаутов | + | Доступны: время ожидания ответа, время между символами и кадрами |
| Поддержка стандартного Modbus | + | |
| Поддержка нестандартного Modbus | + |
| Авто-опрос одного / нескольких устройств | + / + | |
| Настройка авто-опроса | + | Доступно: время между запросами |
| Логирование сессии / настройка логирования | + / - | |
| Создание профилей для быстрого переключения между настройками порта | + | |
| Работа в режиме сниффер | - | |
| Лицензия продукта | Есть платная и бесплатная версии | Бесплатная версия обладает ограниченным функционалом (на количество каналов, одновременно ведомых лог файлов и количество разных запросов в авто-опросе) |
| Сопровождение продукта | + |
Достоинства: поддержка всех Modbus-функций, работа с нестандартным Modbus, удобная система подсказок, возможность настройки внешнего вида ПО, поддержка профилей для быстрого переключения между настройками порта.
Недостатки: PRO версия платная (одна лицензия $ 10), в текущем релизе нет возможности гибко настраивать логирование.
AccessPort
Программа из р азряда “чистых” терминалов. Она не поддерживает Modbus, поэтому при её использовании будьте готовы считать CRC для ваших кадров самостоятельно. Несомненным плюсом является то, что в неё встроен сниффер последовательного порта.
| Функция | Наличие | Комментарий |
| Поддержка настроек COM-порта | + | |
| Настройка таймаутов | + | |
| Поддержка стандартного Modbus | - | |
| Поддержка нестандартного Modbus | - | |
| Авто-опрос одного / нескольких устройств | + / - | |
| Настройка авто-опроса | + | Доступно: время между запросами |
|
| Логирование сессии / настройка логирования | + / - | |
 Создание профилей для быстрого переключения между настройками порта
| - | |
| Работа в режиме сниффер | + | |
| Лицензия продукта | ПО бесплатное | |
| Сопровождение продукта | Не поддерживается | Крайняя версия продукта была выпущена 2012-04-23 |
Достоинства: наличие сниффера порта, ПО бесплатное, настраиваемое представление данных, возможность передачи файлов.
Недостатки: не поддерживает Modbus вообще, нет возможность создавать профили, в режиме авто-опрос можно работать только с одним устройством, в настоящее время ПО не развивается.
Выполнение работы
Таблица 1 – Рекомендованные протоколы
| RS-232 | RS-422 | RS-485 | |
| Соединения | Одиночный провод | Одиночный провод | Допустимо множество соединений |
| Количество устройств | 1передатчик 1приемник | 5передатчиков 10приемников | 32передатчика 32приемника |
| Вид протокола | дуплексный | дуплексный | полудуплексный |
| Макс. длина провода | 15,25м | 1220м | 1220м |
| Макс. скорость передачи | 19,2Kbps | 10Mbs | 10Mbs |
| Сигнал | небалансный | балансный | балансный |
| двоичная 1 | -5Вмин -15В макс | 2В мин 6В макс | 1,5В мин 5В макс |
| двоичный 0 | 5В мин 15В мин | 2В мин 6В макс | 1,5В мин 5В макс |
| Мин. входное напряжение | +/- 3В | 0.2В | 0.2В |
| Выходной ток | 500мА | 150мА | 250мА |
| Наименование ПО | AccessPort | Termite | Modscan32/64 |
| Функция | |||
| Поддержка настроек COM-порта | + | + | + |
| Настройка таймаутов | + | + | + |
| Поддержка стандартного Modbus | - | + | + |
| Поддержка нестандартного Modbus | - | + | - |
| Авто-опрос одного / нескольких устройств | + / - | + / + | + / + |
| Настройка авто-опроса | + | + | + |
| Логирование сессии / настройка логирования | + / - | + / - | + / - |
| Создание профилей для быстрого переключения между настройками порта | - | + | - |
| Работа в режиме сниффер | + | - | - |
| Лицензия продукта | ПО бесплатное | Есть платная и бесплатная версии | ПО платное |
| Сопровождение продукта | Не поддерживается | + | + |
Вывод: Изучил возможности стандартов RS