Modbus-jakajat ovat saatavilla kolmessa muodossa, joista kukin on suunniteltu vastaamaan erilaisia käyttötapauksia. Tarkastelemme kaikkia kolmea vaihtoehtoa auttaaksemme sinua valitsemaan oikean. Joissakin tapauksissa fyysinen Modbus RS485 -jakaja on kaikki mitä tarvitset, kun taas toisissa skenaarioissa ohjelmistoratkaisu on järkevämpi.
Seuraavat kolme Modbus-datan jakajatyppiä ovat yleisesti saatavilla.
• Passiivinen jakaja on fyysinen laite, joka haaroittaa RS485-kaapelin, jotta useat laitteet voivat käyttää signaalia lähekkäin.
• Aktiivinen jakaja on virtalähteellä toimiva laite, joka eristää ja regeneroi Modbus-signaalin käytettäväksi sähköisen kohinan minimoimiseksi suuremmissa verkoissa.
• Ohjelmistopohjainen jakaja mahdollistaa sen, että useat sovellukset voivat jakaa Modbus-portin samanaikaisesti. Se ei tue kahden fyysisen Modbus-masterin jakamista samalla RS485-väylällä.
Fyysiset Modbus-haaroittimet
Fyysiset Modbus-haaroittimet voivat olla joko passiivisia tai aktiivisia. Kumpikin tyyppi palvelee eri tarkoitusta.
Passiiviset jakajat, kuten hubit tai Y-adapterit
Passiivinen haaroitin on virrattomana toimiva laite, joka jakaa yhden RS485-syötön useiksi linjoiksi, ja sitä käytetään tyypillisesti pienissä toteutuksissa, joissa kohdelaitteet ovat lähellä toisiaan. Se ei lisää aktiivisia komponentteja eikä laajenna käytettävissä olevaa kaapelibudjettia. Yhdistetty verkko on edelleen RS485-standardin rajoitusten alainen: noin 1200 m ja 32 laitetta. Nämä ominaisuudet tekevät passiivisesta haaroittimesta hyvän valinnan kompakteihin asennuksiin, kuten kiintolevykaappeihin. Se ei sovellu pitkiin haarapistoihin eikä tilanteisiin, joissa sekoitetaan useiden valmistajien laitteita, joilla on erilaiset terminointitekijät.
Passiivinen haaroitin ei toimi, jos tarvitset tehonsyöttöä. Ne vain jakavat signaalin, eivät vahvista sitä. Yksinkertaisia RJ45-pohjaisia passiivihubeja voi saada noin 50 dollarilla. Monimutkaisempi passiivinen Modbus-haaroitin, kuten Schneider Electric LU9GC3 -haaroitinlohko, maksaa noin 400 dollaria ja voi liittää jopa 8 laitetta yhteen PLC:hen.
Passiivista haaroitinta hankittaessa sinun tulisi varmistaa useita tekijöitä.
• Tarvitsemiesi porttien/haarojen määrä, sillä ne tukevat tyypillisesti 3–10.
• Käytetty liitintyyppi, joka voi olla ruuviliitin, RJ45 tai DIN-kiskoon asennettava riviliitin, jotta se voidaan integroida olemassa olevaan johdotukseesi.
• Tarvitseeko kunkin haaran päähän lisätä terminointivastukset vai ovatko ne sisäänrakennettuja laitteeseen.
Aktiiviset jakajat, kuten RS485-toistimet tai erottimet
Aktiivinen haaroitin on virransyötöllä toimiva laite, joka regeneroi signaalin ja lisää eristyksen. Niitä käytetään tyypillisesti pitkissä kaapeloinneissa ja suurissa, häiriöisissä verkoissa. Aktiiviset haaroittimet eivät ainoastaan jaa Modbus-signaalia. Ne regeneroivat signaalin niin, että jokaisesta haarasta tulee erillinen RD485-segmentti, jossa on päätevastus ja laitemäärärajoitukset. Nämä ominaisuudet tukevat pidempien kaapeleiden vetämistä useammille laitteille kuin passiivinen haaroitin.
Aktiivisissa Modbus-haaroittimissa saatavilla oleva signaalieristys auttaa suojaamaan isäntälaitetta maasilmukkavaurioilta, jotka johtuvat orjalaitteen sähköisestä maaviasta. Aktiivinen haaroitin käyttää omaa virtalähdettään, ja se otetaan yleensä käyttöön silloin, kun passiivinen haaroitin ei pysty käsittelemään laitemäärää tai vaadittua etäisyyttä. Tyypillinen eristykseen kykenevä toistin/muunnin, kuten RPT-485_422-4, pidentää väylää jopa 1,2 km 2,5 kV eristyksellä ja maksaa noin 120 $. Kustannukset kasvavat, jos tarvitset lisäprotokollamuunnoksen tai suuremman eristysjännitteen.
Tarkista seuraavat tekijät, kun ostat aktiivista Modbus RS485 -haaroitinta.
• Useimmat aktiiviset haaroittimet vaativat ulkoisen 9–30VDC-virtalähteen.
• Tyypillinen eristysjännite on 2,5 kV, mutta voit valita 3–4,5 kV vaativampiin sähköympäristöihin.
• Tunnistaako laite automaattisesti dataformaatin ja siirtonopeuden vai pitääkö se konfiguroida, jotta se toimii yhteen muiden laitteidesi kanssa.
Software Modbus -jakaja
Windows rajoittaa sarjaporttien käyttöoikeuden yhteen sovellukseen kerrallaan. Ohjelmistopohjainen jakaja ohittaa tämän rajoituksen ja mahdollistaa useiden ohjelmien lukea Modbus-dataa samasta portista samanaikaisesti. Seuraavaksi tarkastelemme lähemmin Virtual Serial Port Driver PRO:ta, monipuolista ohjelmistopohjaista Modbus-jakajaa.
Virtuaalisen COM-portin jakaminen
Erillinen ratkaisu – RS485 Splitter – antaa sinun luoda virtuaalisia RS485-portteja ja jakaa Modbus-datan siten, että kaikki portit vastaanottavat saman datan samanaikaisesti. Tämä tarkoittaa, että voit monistaa COM1:een saapuvan datan esimerkiksi virtuaaliseen COM2:een, COM3:een, COM4:ään ja niin edelleen. COM1:n virtuaalisiin kopioihin kytkettyinä useat sovellukset saavat itse asiassa jaetun pääsyn todelliseen sarjaporttiin.
Virtual Serial Port Driver PRO antaa sinun jakaa ja yhdistää RS485-, RS232- ja RS422-laitteiden käyttämiä sarjaportteja, ohjata dataa portista toiseen ja luoda monimutkaisia porttikimppuja.
Tämän Modbus-datan jakajaohjelmiston avulla voit luoda niin monta virtuaalista COM-liitäntää kuin tarvitset. Erityisen tärkeää on, että ne kaikki emuloivat täysin alkuperäisten laitteistoporttien parametreja ja määrityksiä.
Vaiheittainen opas
Voit jakaa yhden fyysisen RS485-portin useiksi virtuaalisiksi noudattamalla näitä yksinkertaisia vaiheita:
1. Lataa Virtual Serial Port Driver PRO ja asenna se koneellesi.
2. Käynnistä sovellus. Avaa “Split”-välilehti ja valitse “Jaa oikea portti”.
3. Valitse oikea portti, joka täytyy monistaa, ja lisää virtuaaliportteja (jotka kommunikoivat jaetun oikean portin kanssa) napsauttamalla “Plus”-painiketta. Voit luoda ja lisätä niin monta virtuaaliporttia kuin tarvitset.
4. Valitse nippuun asetettava virtuaalinen portti pääportiksi ja napsauta “Aseta pääportiksi”.
5. Lopuksi napsauta “Create”-painiketta, ja COM-porttipakettisi ilmestyy automaattisesti Bundle-puuhun.
Valmista! Nyt oikeaan sarjaporttiin saapuva Modbus-data lähetetään kaikkiin virtuaalisiin portteihin ja niihin liitettyihin sovelluksiin.
Lisäksi sarjadatan jakamisen vaihtoehtona ratkaisu voi auttaa sinua jakamaan yhden oikean portin useiden sovellusten kesken ja määrittämään kullekin niistä käyttöoikeudet (“Read”, “Write” ja “Control”).
Kuinka valita oikea Modbus-jakaja käyttötapaukseesi
Käytä tätä yksinkertaista opasta määrittääksesi, millaista Modbus-jakajaa tarvitset.
• Valitse ohjelmistojakaja, jos sinulla on useita sovelluksia yhdellä PC:llä, jotka tarvitsevat pääsyn samaan Modbus-porttiin.
• Valitse passiivinen jakaja, kun haluat Modbus-signaalin saavuttavan lähellä olevat laitteet lyhyiden haarojen kautta.
• Käytä aktiivista jakajaa tukeaksesi useampia laitteita, pitkiä kaapelointeja ja tarjotaksesi sähköisen eristyksen häiriöiden vähentämiseksi.
Yleiset Modbus-jakajan käyttötapaukset
Yhdistämme seuraavat yleiset käyttötapaukset oikeantyyppiseen Modbus-haaroittimeen.
• Kaksi SCADA-järjestelmää, jotka valvovat yhtä PLC:tä, edellyttävät ohjelmistopohjaista haaroitinta.
• PLC, SCADA ja historiatietokanta, jotka tarvitsevat pääsyn samaan porttiin, edellyttävät ohjelmistopohjaista haaroitinta.
• Modbus-signaalin jakamiseksi useille laitteille samassa kaapissa käytä passiivista haaroitinta.
• Laajojen tuotantolinjojen tukeminen, joissa on laajalle levittäytyneitä laitteita, edellyttää aktiivista Modbus-haaroitinta.
Ohjelmistot vs. laitteisto
Tässä taulukossa on yhteenveto kolmen Modbus-haaroittimen tyypin eroista.
| Passiivinen jakaja | Aktiivinen (RS485) jakaja | Ohjelmistopohjainen jakaja (VSPD) | |
| Käyttötapaus | Yhden kaapelin haaroittaminen useille laitteille | Signaalin laajentaminen tai eristäminen suuren väylän ja useiden laitteiden yli | Mahdollistaa useiden samalla PC:llä käynnissä olevien sovellusten lukea samaa COM-porttia |
| Virransyöttö | Ei | Kyllä | Ei sovellu (ohjelmisto) |
| Tyypillinen kustannus | ~$20–$100 | ~$100–$400+ | Lisenssipohjainen, alkaen $199.95 |
| Missä jakaja sijaitsee | RS485-kaapeloinnissa | RS485-kaapeloinnissa | Windows-koneessa |
| Rajoitukset | Ei ratkaise ohjelmiston porttikonfliktia | Ei ratkaise ohjelmiston porttikonfliktia | Ei voi ratkaista fyysisen väylän/isännän ristiriitoja |
Johtopäätös
Kolmen tyyppiset Modbus-jakajat on suunniteltu vastaamaan kolmea käyttötapausta. Väärän tyyppisen jakajan käyttäminen ei tuota hyväksyttäviä tuloksia. Kun sinun täytyy tavoittaa lähellä olevia laitteita lyhyen haaran kautta, passiivinen jakaja on oikea valinta. Jos tarvitset eristyksen tai tuet pitkää, häiriöherkkää väylää, valitse aktiivinen fyysinen jakaja.
Kun johdotus ei ole ongelma, mutta sinun täytyy saada useiden Windows-sovellusten avata sama COM-portti yhtä aikaa, tarvitset ohjelmistojakajan. Virtual Serial Port Driver PRO on yksinkertainen ratkaisu, joka korjaa ongelman muutamalla napsautuksella. Sen avulla voit kopioida tiedot tarkasti fyysisestä portista niin moneen virtuaaliseen porttiin kuin sovelluksesi tarvitsevat.
UKK
Kyllä, jos haluat jakaa tiedot useiden sovellusten tueksi samalla tietokoneella, joiden on käytettävä laitteen COM-porttia. Virtuaalinen porttiajuri, kuten VSPD PRO, ei vaikuta fyysiseen johdotukseen; se vain monistaa saapuvan datan useiden virtuaalisten porttien kesken.
Ei, ne ovat käytännössä sama asia, sillä Modbus RTU on protokolla, joka toimii RS485-fyysisen kerroksen yli. Termejä “Modbus RTU splitter” ja “Modbus RS485 splitter” käytetään usein toistensa sijasta, koska molemmat jakavat RS485-sarjaväylän.
Ne voivat, mutta vaativat erityislaitteiston, joka on suunniteltu usean masterin välimiesmenettelyä varten. Saatat silti kohdata aikakatkaisuja tällaisessa kokoonpanossa. Passiivinen haaroitin ei riitä hallitsemaan väylän kiistatilanteita kahden masterin välillä.