Cos'è modbus?

Modbus

Modbus è un protocollo di comunicazione seriale, originariamente pubblicato da Modicon (ora Schneider Electric) nel 1979, utilizzato per connettere dispositivi elettronici industriali. È ampiamente utilizzato in diversi settori per la comunicazione tra dispositivi come PLC (Programmable Logic Controllers), sensori, attuatori e sistemi di supervisione (SCADA).

Caratteristiche principali:

• Protocollo Aperto: Modbus è un protocollo aperto e relativamente semplice, il che ne ha favorito la sua ampia adozione. Le specifiche del protocollo sono pubbliche e facilmente accessibili.
• Comunicazione Master/Slave (o Client/Server): Modbus opera tipicamente in un'architettura master/slave (ora spesso definita client/server). Un dispositivo (il master/client) interroga uno o più altri dispositivi (gli slave/server). Solo il master può avviare una comunicazione.
• Serial Line o TCP/IP: Modbus può essere implementato su diversi livelli fisici, tra cui Serial Line (come RS-232 e RS-485) o TCP/IP (Modbus TCP).
• Semplice Struttura dei Dati: Modbus utilizza un modello di dati basato su quattro tipi principali di tabelle:
  • Discrete Inputs (Ingressi Discreti): Ingressi di sola lettura, che rappresentano lo stato on/off.
  • Coils (Bobine): Uscite di lettura/scrittura, che rappresentano lo stato on/off.
  • Input Registers (Registri di Ingresso): Registri di sola lettura, che contengono valori analogici o digitali.
  • Holding Registers (Registri di Mantenimento): Registri di lettura/scrittura, che contengono valori analogici o digitali.
• Funzioni di Lettura e Scrittura: Modbus definisce una serie di funzioni di lettura e scrittura per accedere alle tabelle di dati. Ad esempio, la funzione 03 è utilizzata per leggere Holding Registers, mentre la funzione 06 è utilizzata per scrivere un singolo Holding Register.

Tipi di Modbus:

• Modbus RTU: Utilizza una codifica binaria compatta ed è comunemente utilizzato su linee seriali (RS-232, RS-485). Il controllo degli errori è realizzato tramite CRC (Cyclic Redundancy Check).
• Modbus ASCII: Utilizza caratteri ASCII per la trasmissione dei dati, rendendolo più facile da leggere ma meno efficiente rispetto a Modbus RTU. Anche in questo caso viene utilizzato un controllo degli errori, sebbene tramite LRC (Longitudinal Redundancy Check).
• Modbus TCP: Utilizza TCP/IP come livello di trasporto e quindi può essere utilizzato su reti Ethernet. Non ha bisogno di controlli di ridondanza perché TCP/IP si fa carico di fornire l'affidabilità.
• Modbus Plus: Una versione proprietaria ad alta velocità sviluppata da Modicon, non più ampiamente utilizzata.

Vantaggi:

• Facilità di Implementazione: La semplicità del protocollo rende relativamente facile la sua implementazione.
• Ampia Disponibilità: Un gran numero di dispositivi supporta Modbus, facilitando l'integrazione di diversi sistemi.
• Costo relativamente basso: L'implementazione di Modbus, specialmente su seriale, può essere relativamente economica.

Svantaggi:

• Sicurezza: Modbus non offre funzionalità di sicurezza integrate come crittografia o autenticazione. Questo lo rende vulnerabile ad attacchi se non adeguatamente protetto a livello di rete.
• Overhead: Sebbene semplice, può generare overhead non trascurabile, specialmente su collegamenti seriali lenti.
• Indirizzamento limitato: L'indirizzamento dei dispositivi slave è limitato (tipicamente 1-247 per Modbus RTU/ASCII).

Applicazioni tipiche:

• Automazione Industriale
• Sistemi di Building Automation
• Monitoraggio dell'Energia
• Sistemi SCADA

Comprendere le funzioni Modbus e la struttura del messaggio è essenziale per implementare e diagnosticare sistemi basati su Modbus.