Modbus rozdělovače jsou k dispozici ve třech podobách, z nichž každá je navržena pro různé případy použití. Projdeme si všechny tři možnosti, abychom vám pomohli vybrat tu správnou. V některých případech je vše, co potřebujete, fyzický Modbus RS485 rozdělovač, zatímco v jiných scénářích dává větší smysl softwarové řešení.
Následující tři typy rozdělovačů dat Modbus jsou běžně dostupné.
• Pasivní rozdělovač je fyzické zařízení, které rozvětvuje kabel RS485, aby mohlo více zařízení v blízkosti využívat signál.
• Aktivní rozdělovač je napájené zařízení, které izoluje a regeneruje signál Modbus pro použití s cílem minimalizovat elektrický šum ve větších sítích.
• Softwarový rozdělovač umožňuje více aplikacím sdílet port Modbus současně. Nepodporuje dvě fyzická Modbus master zařízení sdílející stejnou sběrnici RS485.
Fyzické rozdělovače Modbus
Fyzické rozdělovače Modbus mohou být buď pasivní, nebo aktivní. Každý typ slouží jinému účelu.
Pasivní rozdělovače, jako jsou rozbočovače nebo Y-adaptéry
Pasivní rozbočovač je beznapájecí zařízení, které rozděluje jedno vedení RS485 do několika linek a obvykle se používá v malých implementacích, kde jsou cílová zařízení blízko u sebe. Nepřidává žádné aktivní součástky a neprodlužuje efektivní kabelový rozpočet. Kombinovaná síť je stále omezena standardními limity RS485 přibližně ~1200 m a 32 zařízení. Díky těmto vlastnostem je pasivní rozbočovač dobrou volbou pro kompaktní instalace, jako jsou skříně pro pevné disky. Není vhodný pro dlouhé odbočné vývody ani při kombinování zařízení od více výrobců s různými faktory zakončení.
Pasivní rozbočovač nebude fungovat, pokud potřebujete injektáž napájení. Pouze rozvádějí signál, nikoli jej zesilují. Jednoduché pasivní rozbočovače založené na RJ45 lze pořídit přibližně za 50 $. Propracovanější pasivní rozbočovač Modbus, jako například rozbočovací blok Schneider Electric LU9GC3, stojí přibližně 400 $ a dokáže připojit až 8 zařízení k jednomu PLC.
Při nákupu pasivního rozbočovače byste měli ověřit několik faktorů.
• Počet portů/větví, které potřebujete, protože obvykle podporují 3 až 10.
• Použitý typ konektoru, kterým může být šroubová svorkovnice, RJ45 nebo svorkovnice na DIN lištu pro integraci se stávajícím zapojením.
• Zda potřebujete přidat zakončovací odpory na konci každé větve, nebo zda jsou zabudované v zařízení.
Aktivní rozbočovače, jako jsou opakovače RS485 nebo izolátory
Aktivní rozbočovač je napájené zařízení, které regeneruje signál a zajišťuje izolaci. Typicky se používá pro dlouhé kabelové trasy a ve velkých, rušných sítích. Aktivní rozbočovače neprovádějí pouze distribuci signálu Modbus. Regenerují signál tak, aby se každá větev stala samostatným segmentem RD485 s terminací a limity počtu zařízení. Tyto vlastnosti podporují vedení delších kabelů k více zařízením než pasivní rozbočovač.
Izolace signálu dostupná v aktivních rozbočovačích Modbus pomáhá chránit hlavní zařízení před poškozením způsobeným zemní smyčkou v důsledku elektrické poruchy uzemnění na podřízeném zařízení. Aktivní rozbočovač používá vlastní napájecí zdroj a obvykle se nasazuje tehdy, když pasivní rozbočovač nezvládne počet zařízení nebo požadovanou vzdálenost. Typický opakovač/převodník schopný izolace, jako je RPT-485_422-4, prodlužuje sběrnici až o 1,2 km s izolací 2,5 kV a stojí přibližně 120 $. Cena se zvyšuje, pokud potřebujete dodatečnou konverzi protokolu nebo vyšší izolační napětí.
Při nákupu aktivního rozbočovače Modbus RS485 zkontrolujte následující faktory.
• Většina aktivních rozbočovačů vyžaduje externí napájecí zdroj 9–30 VDC.
• Běžné izolační napětí je 2,5 kV, ale pro náročnější elektrická prostředí můžete zvolit 3–4,5 kV.
• Zda zařízení automaticky rozpozná datový formát a přenosovou rychlost (baud rate), nebo je potřeba jej nakonfigurovat, aby se integrovalo s vašimi ostatními zařízeními.
Software Modbus Splitter
Windows omezuje přístup k sériovým portům vždy jen na jednu aplikaci. Softwarový splitter toto omezení překonává a umožňuje více programům současně číst data Modbus ze stejného portu. Dále se blíže podíváme na Virtual Serial Port Driver PRO, na funkčně bohatý softwarový Modbus splitter.
Rozdělení virtuálního portu COM
Vyhrazené řešení – RS485 Splitter – vám umožní vytvářet virtuální porty RS485 a rozdělovat data Modbus tak, aby všechny porty současně přijímaly stejná data. To znamená, že budete moci duplikovat data přicházející na COM1 například do virtuálních COM2, COM3, COM4 a tak dále. Několik aplikací připojených k virtuálním kopiím COM1 bude mít ve skutečnosti sdílený přístup ke skutečnému sériovému portu.
Virtual Serial Port Driver PRO vám umožňuje rozdělovat a slučovat sériové porty používané zařízeními RS485, RS232 a RS422, přesměrovávat data z jednoho portu do druhého a vytvářet komplexní svazky portů.
S tímto softwarem pro rozdělení dat Modbus můžete mít tolik virtuálních rozhraní COM, kolik potřebujete. Zvláště důležité je, že všechna budou zcela emulovat parametry a konfiguraci původních hardwarových portů.
Podrobný návod krok za krokem
Chcete-li rozdělit jeden fyzický port RS485 na několik virtuálních, postupujte podle těchto jednoduchých kroků:
1. Stáhněte si Virtual Serial Port Driver PRO a nainstalujte jej na svém počítači.
2. Spusťte aplikaci. Otevřete kartu „Split“ a vyberte „Rozdělit skutečný port“.
3. Vyberte skutečný port, který je třeba duplikovat, přidejte virtuální porty (které budou komunikovat s rozděleným skutečným portem) kliknutím na tlačítko „Plus“. Můžete vytvořit a přidat tolik virtuálních portů, kolik potřebujete.
4. Vyberte virtuální port, který chcete nastavit jako hlavní v balíčku, a klikněte na „Nastavit jako hlavní“.
5. Nakonec klikněte na tlačítko „Vytvořit“ a váš balíček portu COM se automaticky objeví ve stromu Balíčků.
To je vše! Nyní budou data Modbus přicházející do reálného sériového portu odesílána do všech virtuálních portů a aplikací k nim připojených.
Také jako alternativu k rozdělování sériových dat vám toto řešení může pomoci sdílet jeden reálný port mezi více aplikacemi a nastavit pro každou z nich přístupová práva („Čtení“, „Zápis“ a „Řízení“).
Jak vybrat správný rozdělovač Modbus pro váš případ použití
Použijte tohoto jednoduchého průvodce k určení typu rozdělovače Modbus, který potřebujete.
• Zvolte softwarový rozdělovač, pokud máte na jednom PC více aplikací, které vyžadují přístup ke stejnému portu Modbus.
• Vyberte pasivní rozdělovač, když chcete, aby se signál Modbus dostal k blízkým zařízením prostřednictvím krátkých odboček.
• Použijte aktivní rozdělovač pro podporu více zařízení, dlouhých kabelových tras a pro zajištění elektrické izolace ke snížení rušení.
Běžné případy použití rozbočovače Modbus
Následující běžné případy použití přiřazujeme ke správnému typu rozdělovače Modbus.
• Dva systémy SCADA monitorující jedno PLC vyžadují softwarový rozdělovač.
• PLC, SCADA a historizační systém, které potřebují přístup ke stejnému portu, vyžadují softwarový rozdělovač.
• Pro sdílení signálu Modbus s několika zařízeními ve stejné rozvaděčové skříni použijte pasivní rozdělovač.
• Podpora rozsáhlých výrobních linek s rozptýlenými zařízeními vyžaduje aktivní rozdělovač Modbus.
Software vs. Hardware
Tato tabulka shrnuje rozdíly mezi třemi typy rozdělovačů Modbus.
| Pasivní rozbočovač | Aktivní (RS485) rozbočovač | Softwarový rozbočovač (VSPD) | |
| Použití | Rozvětvení jednoho kabelu do několika zařízení | Prodloužení nebo oddělení signálu napříč rozsáhlou sběrnicí a více zařízeními | Umožnění více aplikacím běžícím na jednom PC číst stejný port COM |
| Napájení | Ne | Ano | N/A (software) |
| Typická cena | ~$20–$100 | ~$100–$400+ | Licenční, od $199.95 |
| Kde se rozbočovač nachází | Na kabeláži RS485 | Na kabeláži RS485 | Na počítači se systémem Windows |
| Omezení | Neřeší softwarový konflikt portu | Neřeší softwarový konflikt portu | Nedokáže vyřešit fyzické konflikty sběrnice/řídicí jednotky |
Závěr
Tři typy rozdělovačů Modbus jsou navrženy tak, aby pokryly tři případy použití. Použití nesprávného typu rozdělovače nepřinese přijatelné výsledky. Když potřebujete dosáhnout k blízkým zařízením přes krátkou odbočku, je správnou volbou pasivní rozdělovač. Pokud potřebujete galvanické oddělení nebo podporujete dlouhou, rušenou sběrnici, zvolte aktivní fyzický rozdělovač.
Když problém není v zapojení, ale potřebujete, aby více aplikací ve Windows otevřelo současně stejný port COM, potřebujete softwarový rozdělovač. Virtual Serial Port Driver PRO je jednoduché řešení, které problém vyřeší několika kliknutími. Umožňuje přesně replikovat data z fyzického portu do libovolného počtu virtuálních portů podle potřeb vašich aplikací.
Často kladené dotazy
Ano, pokud chcete rozdělit data, aby podporovala více aplikací na stejném počítači, které musí přistupovat k portu COM daného zařízení. Ovladač virtuálního portu, například VSPD PRO, neovlivňuje fyzické zapojení; jednoduše duplikuje příchozí data napříč více virtuálními porty.
Ne, v podstatě jde o totéž, protože Modbus RTU je protokol běžící nad fyzickou vrstvou RS485. Pojmy „Modbus RTU rozdělovač“ a „Modbus RS485 rozdělovač“ se často používají zaměnitelně, protože oba rozdělují sériovou linku RS485.
Mohou, ale vyžadují vyhrazený hardware navržený pro arbitráž mezi více mastery. I s tímto typem zapojení se stále mohou vyskytnout časové limity. Pasivní rozbočovač nestačí k řízení kolize na sběrnici mezi dvěma mastery.