در این مقاله به بررسی پروتکل های ارتباطی پرکاربرد در درایوهای صنعتی میپردازیم. از رایج ترین پروتکل های ارتباطی که در خیلی از درایوهای صنعتی خارجی و داخلی استفاده میشوند، میتوان به پروتکل های Modbus و CAN اشاره نمود. این پروتکل ها استانداردها و قواعدی دارند که قبل از پیاده سازی باید به آنها دقت کرد. در این مقاله سعی میکنیم آشنایی های اولیه با این پروتکل ها را داشته باشیم و در مقاله های بعدی با جزئیات بیشتری بررسی شان میکنیم.
پروتکل ارتباطی Modbus
پروتکل ارتباطی مدباس (Modbus)، ارتباطی سریال است و ساختاری مبتنی بر master-slave دارد. در یک شبکه ارتباطی مدباس، میتوان تنها یک مستر (master) و تا ۲۴۷ اسلیو(slave) داشت. این ارتباط میتواند بصورت یک شبکه ی ارتباطی یا یک ارتباط دوطرفه باشد.
پروتکل مدباس انواعی دارد که رایج ترین آنها عبارتند از:
• Modbus RTU : رایجترین نوع مدباس است که در آن داده ها بصورت باینری منتقل میشوند.
• Modbus ASCII : مشابه RTU است و داده ها بصورت کاراکترهای Ascii منتقل میشوند.
• Modbus TCP : منطبق بر استاندردهای TCP/IP است و سرعت بالاتر دارد.
• Modbus Plus : بر اساس پروتکل Token کار میکند و سرعت نسبتا بالایی دارد.
برای لایه ی فیزیکی این نوع ارتباط، میتوان از RS-485 و یا RS-232 (و کابل اترنت برای نوع TCP) استفاده کرد. از نظر فنی میتوان گفت که ارتباط RS-485 بهتر است. چون برخلاف RS-232 امکان برقراری ارتباط بین چندین دستگاه را برقرار میکند و از نظر سرعت و عملکرد در فواصل طولانی نیز بهتر است.
پروتکل ارتباطی CAN
این پروتکل در ابتدا برای سیستم های داخلی خوردو طراحی و استفاده میشد، اما بعدها به علت مزیت های زیادی که داشت جایگاه خاصی در صنایع دیگری نظیر هواپیما، کشتی، وسایل پزشکی و … پیدا کرد. بسیاری از درایوهای صنعتی نیز از این پروتکل استفاده میکنند. ارتباط CAN علاوه بر تأمین ایمنی در شبکه، نیاز به سخت افزار پیچیده ای هم برای پیاده سازی ندارد. هم چنین به علت استفاده از زوج سیم تفاضلی در لایه ی فیزیکی، تا حد بسیار خوبی در برابر نویز مقاوم است. در نتیجه گزینه ی خوبی برای محیط های صنعتی به شمار میرود.
در شبکه ی ارتباطی CAN، هر پیامی دارای اولویت است و در صورت همزمانی انتقال دو پیام، ابتدا پیامی منتقل میشود که اولویت بالایی دارد. هم چنین وقتی فرستنده پیامی به گیرنده ارسال میکند، تا موقعی که تاییدی از طرف گیرنده مبنی بر دریافت صحیح پیام دریافت نکند، مجددا پیام را ارسال میکند. در صورتی که بعد از چندین تکرار تاییدی دریافت نکند، یعنی دستگاه گیرنده مشکلی دارد و میتوان آن را از شبکه حذف نمود. چنین ساختاری میتواند این اطمینان را بدهد که پیام ها درست به مقصد میرسند.
مقایسه ی ارتباط Modbus و CAN
به طور کلی در مقایسه با RS485 ،پروتکل CAN امکاناتی نظیر آدرس دهی و اولویت دهی بسته ها، جلوگیری از تداخل اطلاعات، تشخیص خطا در ارسال و دریافت اطلاعات و تکرار ارسال اطلاعات آسیب دیده تا زمان حصول اطمینان از ارسال صحیح اطلاعات دارد. البته مدباس نیز مکانیزمی برای تشخیص خطا دارد. ولی فقط تشخیص و نه مدیریت آن!
RS485 با استفاده ازUART پیاده سازی میشود و تمام محتوای یک پیام مدباس بصورت نرم افزاری مشخص میشود. اما در مقابل، پروتکل CAN از یک فرمت از پیش تعیین شده ی دائمی برای ساختار پیام ارسالی استفاده میکند. در واقع کاربر تنها لازم است که مشخصه پیام (Identifier) و حجم داده ی ارسالی (Payload) و داده را تعیین کند و بقیه بیت های کنترلی توسط بخش CAN controller به داده ی ارسالی اضافه میشود.
نویسنده: یاسمن آبادی
منبع:گروه الکترونیک قدرت دانشگاه تهران
