Modbus RTU مقابل Modbus TCP/IP

جوهر Modbus RTU و Modbus TCP/IP هو بروتوكول Modbus، وكلها تتبادل البيانات عن طريق عنوان سجل Modbus. ولكن ما الفرق بينهما؟ اليوم، سنناقشهما من الجوانب التالية.

1. المفاهيم

Modbus هو بروتوكول تبادل بيانات تحكم صناعي قياسي، يُستخدم للنقل المتبادل لبيانات البروتوكول بصيغ RTU وASCII وTCP/IP. تنقل وحدة RTU (وحدة طرفية بعيدة) البيانات مباشرةً بصيغة ثنائية عبر الاتصالات التسلسلية، مثل RS-485، مما يوفر كفاءة عالية وتكلفة تشغيل منخفضة. يُحوّل وضع ASCII كل بايت من البيانات إلى حرفين من ASCII، مما يُسهّل القراءة البشرية ولكن على حساب انخفاض الكفاءة. من ناحية أخرى، يُضمّن Modbus TCP بيانات بروتوكول Modbus في حزم TCP لنقلها عبر شبكات TCP/IP.

2. طرق الاتصال

شبكة Ethernet ونمط الاتصال المرتبط بها هو Modbus TCP. أما النقل التسلسلي غير المتزامن، الذي يمكن أن يستخدم وسائط متعددة مثل RS-232 وRS-422 وRS-485 السلكية، بالإضافة إلى الألياف الضوئية والاتصالات اللاسلكية، فيتوافق مع Modbus RTU أو Modbus ASCII. بينما شبكة تمرير الرموز عالية السرعة المستخدمة في أنظمة Modicon المملوكة، تتوافق مع Modbus PLUS.

3. تغليف البروتوكول

مقارنةً ببروتوكول Modbus RTU، يُضيف بروتوكول Modbus TCP رأس MBAP (بروتوكول تطبيق Modbus) إلى بروتوكول RTU. ونظرًا لاعتماد TCP على خدمة اتصال موثوقة، لم يعد رمز التحقق CRC المستخدم في RTU للكشف عن الأخطاء ضروريًا في Modbus TCP. لذلك، لا يتضمن Modbus TCP رمز التحقق CRC.

الطريقة الشائعة لوصف هذا الاختلاف هي القول بأن Modbus TCP هو في الأساس بروتوكول Modbus RTU مع رأس MBAP إضافي في المقدمة وإزالة بايتي رمز فحص CRC في النهاية .

4. الأدوار في التواصل

يُسهّل بروتوكول Modbus RTU التواصل بين وحدات التحكم، وبينها وبين الأجهزة الأخرى، عبر قنوات اتصال تسلسلية مثل RS-232 وRS-485. ويُستخدم على نطاق واسع في البيئات الصناعية التي تتطلب اتصالات موثوقة وفعالة عبر مسافات قصيرة ومتوسطة.

من ناحية أخرى، يُستخدم بروتوكول Modbus TCP للاتصال عبر شبكات Ethernet. فهو يُغلّف بيانات بروتوكول Modbus داخل حزم TCP/IP، مما يسمح للأجهزة بالتواصل عبر الشبكات المحلية (LAN) أو الشبكات الواسعة (WAN). يعمل بروتوكول Modbus TCP على طبقة التطبيقات، مستفيدًا من إمكانيات الإرسال الموثوقة لمكدس TCP/IP.

5. النقل

يُعد تطبيق بروتوكول Modbus RTU محدودًا نظرًا لقصر مسافة الإرسال وبطء السرعة. عادةً، يُستخدم Modbus RTU في بيئات لا تتجاوز فيها مسافة الاتصال بضع مئات من الأمتار وتكون متطلبات السرعة فيها متواضعة، حيث تتراوح معدلات البود النموذجية بين 9600 و115200 بت في الثانية. على الرغم من هذه القيود، لا يزال Modbus RTU شائعًا نظرًا لبساطته وموثوقيته وفعاليته من حيث التكلفة في أنظمة التحكم الصناعية.

في المقابل، يُستخدم بروتوكول Modbus TCP على نطاق واسع نظرًا لقدرته على نقل البيانات لمسافات طويلة وسرعاته العالية. باستخدام بروتوكولي Ethernet وTCP/IP، يُمكن لبروتوكول Modbus TCP نقل البيانات لمسافات أبعد بكثير، وبسرعة غير محدودة عند استخدام أجهزة التوجيه والمفاتيح، وبسرعات أعلى بكثير، تصل غالبًا إلى مئات الميجابت في الثانية (Mbps). تجعل هذه المزايا بروتوكول Modbus TCP مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا وشبكات اتصالات واسعة.

6. التطبيقات

يُستخدم بروتوكول Modbus RTU بشكل رئيسي في الأتمتة الكهربائية والتحكم في العمليات، ويعتمد عادةً على واجهات الاتصال RS-232 أو RS-485. تُستخدم هذه الواجهات على نطاق واسع في البيئات الصناعية، مما يوفر اتصالات قصيرة المدى موثوقة.

يُستخدم بروتوكول Modbus TCP بشكل رئيسي على الإنترنت أو على الشبكات الداخلية. وهو يستفيد من شبكات Ethernet وTCP/IP لتسهيل الاتصال بين الأجهزة عبر الشبكات المحلية (LAN) أو الشبكات الواسعة (WAN)، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا واتصالات بعيدة المدى.