[통신 상식] Modbus 개방형 로열티 프리 통신 프로토콜

Modbus: 산업용 통신 프로토콜의 포괄적 지침

1. Modbus란 무엇입니까?
2. Modbus 모델
3. Modbus 통신 기본 사항
4. Modbus의 주요 기능
5. Modbus의 장점과 한계
6. Modbus 응용 프로그램

산업 자동화 및 통신 세계에서는 강력하고 신뢰할 수 있으며 효율적인 통신 프로토콜의 필요성이 무엇보다 중요합니다.
산업 자동화 및 제어 시스템에서 널리 채택된 통신 프로토콜인 Modbus는 단순성과 신뢰성으로 인해 시간의 시련을 견뎌 왔습니다.

오늘은
Modbus 통신 프로토콜의 변형, 주요 기능, 이점, 제한 및 응용 프로그램을 포함하여 Modbus 통신 프로토콜에 대해 알아보려고 합니다.

Modbus 통신 프로토콜

1. Modbus란 무엇입니까?

Modbus는 1979년 Modicon(현 Schneider Electric)이 개발한 개방형 로열티 프리 통신 프로토콜입니다.
다양한 유형의 네트워크를 통해 PLC(Programmable Logic Controller), 센서 및 액추에이터와 같은 산업용 전자 장치 간의 통신을 위해 설계되었습니다.

2. Modbus 변형 모델

Modbus 프로토콜에는 두 가지 주요 변형이 있습니다.

Modbus RTU(원격 터미널 유닛):
이 변형 모델은 이진 데이터 인코딩을 사용하며 RS-232, RS-485 또는 RS-422와 같은 직렬 통신 인터페이스를 통해 통신합니다.
Modbus RTU는 단순성과 견고성으로 인해 산업 자동화에 널리 사용됩니다.

Modbus TCP/IP:
이 변종은 TCP/IP 내에서 Modbus 프로토콜을 캡슐화하여 이더넷 네트워크를 통해 Modbus 통신을 허용합니다.
Modbus TCP/IP는 Modbus RTU보다 빠른 데이터 전송과 뛰어난 네트워크 유연성을 제공합니다.

Modbus 통신 프로토콜

3. Modbus 통신 기본 사항

Modbus 프로토콜은 단일 마스터 장치가 하나 이상의 슬레이브 장치와 통신하는 마스터 슬레이브 통신 모델을 기반으로 합니다. 마스터 장치는 슬레이브 장치에 요청을 전송하여 통신을 시작합니다. 슬레이브 장치는 데이터를 보내거나 요청된 작업을 수행하여 응답합니다.

Modbus 기능 코드

Modbus 통신은 마스터 장치에서 요청한 작동 유형을 지시하는 일련의 미리 정의된 기능 코드를 기반으로 합니다. 일반적인 Modbus 함수 코드는 다음과 같습니다:

* 코일 읽기(기능 코드 01):
슬레이브 장치에서 개별 출력(코일)의 상태를 읽습니다.

* 이산 입력 판독(기능 코드 02):
슬레이브 장치의 개별 입력 상태를 읽습니다.

* 홀딩 레지스터 읽기(기능 코드 03):
슬레이브 장치의 홀딩 레지스터 값을 읽습니다.

* 입력 레지스터 읽기(기능 코드 04):
슬레이브 장치에서 입력 레지스터의 값을 읽습니다.
단일 코일 쓰기(기능 코드 05): 슬레이브 장치에 코일 하나를 기록합니다.

* 단일 레지스터 쓰기(기능 코드 06):
슬레이브 장치에 단일 홀딩 레지스터를 작성합니다.

* 다중 코일 쓰기(기능 코드 15): 슬레이브 장치에 여러 코일을 기록합니다.

* 여러 레지스터 쓰기(기능 코드 16):
슬레이브 장치에 여러 홀딩 레지스터를 씁니다.

4. Modbus의 주요 기능

Modbus 프로토콜은 산업 자동화에 널리 채택되는 데 기여하는 몇 가지 주요 기능을 제공합니다:

* 단순성:
Modbus 프로토콜은 간단하고 구현하기 쉬우며 다양한 산업 애플리케이션에 적합한 옵션입니다.

* 신뢰성:
Modbus 프로토콜은 특히 가혹한 산업 환경에서 수년간 신뢰성이 입증되었습니다.

* 개방성:
Modbus는 개방형 프로토콜로, 사용이 무료이며 라이센스 비용이나 로열티 없이 구현할 수 있습니다.

* 유연성:
Modbus는 다양한 유형의 통신 인터페이스 및 미디어를 지원하므로 다양한 애플리케이션 및 네트워크 구성에 적합합니다.

5. Modbus의 장점과 한계

이점

* 광범위한 채택:
Modbus는 산업 자동화 분야에서 가장 널리 채택된 통신 프로토콜 중 하나로, 호환 가능한 장치와 소프트웨어 도구의 광범위한 생태계를 갖추고 있습니다.

* 비용 효율적:
Modbus 프로토콜의 단순성과 개방성은 산업 통신을 위한 비용 효율적인 솔루션을 만듭니다.

* 확장성:
Modbus는 여러 슬레이브 장치와의 통신을 지원하므로 확장 가능하고 모듈식 시스템 설계가 가능합니다.

한계

* 속도:
Modbus는 직렬 통신 인터페이스의 속도(Modbus RTU의 경우) 또는 네트워크 지연 시간(Modbus TCP/IP의 경우)에 의해 제한될 수 있으므로 고속 애플리케이션에 적합하지 않을 수 있습니다.

* 보안 부족:
Modbus 프로토콜에는 암호화 또는 인증과 같은 기본 제공 보안 기능이 포함되어 있지 않으므로 잠재적인 사이버 공격에 취약합니다. 보안 조치는 네트워크 수준에서 또는 타사 솔루션을 사용하여 구현해야 합니다.

* 제한된 진단:
Modbus는 제한된 진단 정보를 제공하므로 통신 문제 해결이 고급 진단 기능을 갖춘 다른 프로토콜에 비해 더 어려워질 수 있습니다.

6. Modbus 응용 프로그램

Modbus 프로토콜의 단순성, 신뢰성 및 유연성은 산업 자동화 및 제어 시스템의 다양한 애플리케이션에 이상적인 선택입니다.

* 프로세스 제어:
Modbus는 프로세스 제어 시스템에서 PLC, 센서, 액추에이터 및 기타 장치 간의 통신에 사용되며, 산업 프로세스를 효율적으로 모니터링하고 제어할 수 있습니다.

* 빌딩 자동화:
Modbus는 HVAC 컨트롤러, 조명 시스템 및 기타 건물 관리 장치 간의 통신을 위한 빌딩 자동화 시스템에 사용됩니다.

* Energy Management :
Modbus는 스마트 미터, 에너지 모니터링 장치 및 배전 장비 간의 통신을 위한 에너지 관리 시스템에 활용됩니다.

* 원격 모니터링:
Modbus는 데이터 로거, 원격 터미널 장치(RTU) 및 모니터링 장치 간의 통신을 위한 원격 모니터링 응용 프로그램에 사용됩니다.


Modbus 통신 프로토콜은 산업 자동화 및 제어 시스템을 위한 단순하고 안정적이며 다용도의 솔루션임이 입증되었습니다.
광범위한 채택, 비용 효율성 및 확장성으로 인해 프로세스 제어 및 빌딩 자동화에서 에너지 관리 및 원격 모니터링에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 널리 사용되고 있습니다.
기술이 발전하고 효율적이고 안전한 통신 프로토콜에 대한 수요가 증가함에 따라, Modbus의 기본 사항, 주요 기능, 장점 및 제한 사항을 이해하면 엔지니어, 설계자 및 기술자가 Modbus의 기능을 효과적으로 활용할 수 있습니다.
Modbus 프로토콜은 고속 애플리케이션에서 또는 고급 보안 기능이 필요할 때 문제에 직면할 수 있지만, 단순성과 적응성은 가까운 미래에 산업 통신에 관련된 옵션이 될 것임을 보장합니다.
Modbus와 관련된 개발 및 모범 사례에 대한 정보와 최신 정보를 유지함으로써, 현장의 전문가들은 최신 산업 애플리케이션의 요구를 충족하는 강력하고 효율적인 시스템을 설계, 구현 및 유지 관리할 수 있습니다.