Modbus

Modbus: शुरुआती के लिए एक व्यापक गाइड

परिचय

Modbus एक औद्योगिक संचार प्रोटोकॉल है जो औद्योगिक स्वचालन प्रणालियों में उपयोग किया जाता है। यह 1979 में Modicon (अब Schneider Electric) द्वारा विकसित किया गया था, और तब से यह व्यापक रूप से विभिन्न प्रकार के उपकरणों जैसे कि पीएलसी, एससीएडीए, और एचएमआई के बीच संचार के लिए उपयोग किया जाता है। Modbus की लोकप्रियता इसकी सरलता, विश्वसनीयता और खुलेपन के कारण है। यह प्रोटोकॉल विभिन्न प्रकार के भौतिक परतों पर काम कर सकता है, जिसमें आरएस-232, आरएस-485, और ईथरनेट शामिल हैं।

Modbus के प्रकार

Modbus प्रोटोकॉल के कई प्रकार हैं, जिनमें सबसे आम हैं:

**Modbus RTU (रिमोट टर्मिनल यूनिट):** यह सबसे आम प्रकार का Modbus है और यह सीरियल कम्युनिकेशन पर आधारित है। यह बाइनरी फॉर्मेट में डेटा भेजता है और त्रुटि जांच के लिए सीआरसी (साइक्लिक रिडंडेंसी चेक) का उपयोग करता है। Modbus RTU आमतौर पर आरएस-485 नेटवर्क पर उपयोग किया जाता है।
**Modbus ASCII:** यह भी सीरियल कम्युनिकेशन पर आधारित है, लेकिन यह डेटा को ASCII फॉर्मेट में भेजता है। यह Modbus RTU की तुलना में धीमा है, लेकिन यह डिबग करना आसान है। Modbus ASCII भी आमतौर पर आरएस-232 नेटवर्क पर उपयोग किया जाता है।
**Modbus TCP/IP:** यह Modbus प्रोटोकॉल का एक ईथरनेट-आधारित संस्करण है। यह TCP/IP नेटवर्क पर डेटा भेजने के लिए उपयोग किया जाता है और यह Modbus RTU और ASCII की तुलना में तेज और अधिक लचीला है। Modbus TCP/IP आधुनिक औद्योगिक प्रणालियों में तेजी से लोकप्रिय हो रहा है।

Modbus आर्किटेक्चर

Modbus एक मास्टर-स्लेव आर्किटेक्चर पर आधारित है। एक मास्टर डिवाइस (जैसे कि पीएलसी या एचएमआई) स्लेव डिवाइस (जैसे कि सेंसर या एक्चुएटर) से डेटा का अनुरोध करता है। स्लेव डिवाइस तब मास्टर डिवाइस को डेटा भेजता है।

**मास्टर:** मास्टर डिवाइस संचार आरंभ करता है और स्लेव डिवाइस से डेटा का अनुरोध करता है। यह एक या अधिक स्लेव डिवाइस से संवाद कर सकता है।
**स्लेव:** स्लेव डिवाइस मास्टर डिवाइस से अनुरोधों का जवाब देता है। प्रत्येक स्लेव डिवाइस को एक अद्वितीय स्लेव एड्रेस दिया जाता है जिससे मास्टर डिवाइस उस डिवाइस को संबोधित कर सकता है।

Modbus आर्किटेक्चर
घटक	भूमिका
मास्टर	संचार आरंभ करता है, स्लेव से डेटा का अनुरोध करता है
स्लेव	मास्टर से अनुरोधों का जवाब देता है
बस	मास्टर और स्लेव के बीच संचार माध्यम (सीरियल या ईथरनेट)

Modbus डेटा मॉडल

Modbus डेटा मॉडल में चार मुख्य डेटा प्रकार शामिल हैं:

**कॉइल (Coils):** ये एकल-बिट रीड/राइट आउटपुट हैं। इनका उपयोग डिजिटल आउटपुट को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।
**डिस्क्रीट इनपुट (Discrete Inputs):** ये एकल-बिट रीड-ओनली इनपुट हैं। इनका उपयोग डिजिटल इनपुट की स्थिति को पढ़ने के लिए किया जाता है।
**इनपुट रजिस्टर (Input Registers):** ये 16-बिट रीड-ओनली मेमोरी लोकेशन हैं। इनका उपयोग एनालॉग इनपुट मानों को पढ़ने के लिए किया जाता है।
**होल्डिंग रजिस्टर (Holding Registers):** ये 16-बिट रीड/राइट मेमोरी लोकेशन हैं। इनका उपयोग एनालॉग आउटपुट मानों को लिखने और पढ़ने के लिए किया जाता है।

प्रत्येक डेटा प्रकार को एक फ़ंक्शन कोड और एक एड्रेस के साथ संबोधित किया जाता है। फ़ंक्शन कोड यह निर्दिष्ट करता है कि किस प्रकार की कार्रवाई की जानी है (जैसे कि पढ़ना या लिखना), और एड्रेस उस विशिष्ट मेमोरी लोकेशन को निर्दिष्ट करता है जिससे डेटा पढ़ा या लिखा जाना है।

Modbus फ़ंक्शन कोड

Modbus प्रोटोकॉल विभिन्न कार्यों को करने के लिए कई फ़ंक्शन कोड का उपयोग करता है। कुछ सामान्य फ़ंक्शन कोड में शामिल हैं:

**01 (रीड कॉइल):** एक या अधिक कॉइल की स्थिति पढ़ता है।
**02 (रीड डिस्क्रीट इनपुट):** एक या अधिक डिस्क्रीट इनपुट की स्थिति पढ़ता है।
**03 (रीड होल्डिंग रजिस्टर):** एक या अधिक होल्डिंग रजिस्टर का मान पढ़ता है।
**04 (रीड इनपुट रजिस्टर):** एक या अधिक इनपुट रजिस्टर का मान पढ़ता है।
**05 (राइट सिंगल कॉइल):** एक एकल कॉइल को चालू या बंद करता है।
**06 (राइट सिंगल रजिस्टर):** एक एकल होल्डिंग रजिस्टर में एक मान लिखता है।
**15 (राइट मल्टीपल कॉइल):** कई कॉइल को चालू या बंद करता है।
**16 (राइट मल्टीपल रजिस्टर):** कई होल्डिंग रजिस्टर में मान लिखता है।

Modbus संचार प्रक्रिया

Modbus संचार प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

1. मास्टर डिवाइस स्लेव डिवाइस को एक अनुरोध संदेश भेजता है। अनुरोध संदेश में स्लेव एड्रेस, फ़ंक्शन कोड, और डेटा एड्रेस और मात्रा शामिल होती है। 2. स्लेव डिवाइस अनुरोध संदेश प्राप्त करता है और उसे मान्य करता है। 3. यदि अनुरोध मान्य है, तो स्लेव डिवाइस अनुरोधित डेटा को संसाधित करता है। 4. स्लेव डिवाइस मास्टर डिवाइस को एक प्रतिक्रिया संदेश भेजता है। प्रतिक्रिया संदेश में स्थिति कोड और अनुरोधित डेटा शामिल होता है। 5. मास्टर डिवाइस प्रतिक्रिया संदेश प्राप्त करता है और उसे मान्य करता है।

Modbus के लाभ

Modbus प्रोटोकॉल के कई लाभ हैं:

**सरलता:** Modbus एक सरल प्रोटोकॉल है जिसे समझना और लागू करना आसान है।
**विश्वसनीयता:** Modbus एक विश्वसनीय प्रोटोकॉल है जो औद्योगिक वातावरण में अच्छी तरह से काम करता है।
**खुलापन:** Modbus एक खुला प्रोटोकॉल है जो किसी भी विक्रेता से उपकरणों के साथ काम कर सकता है।
**व्यापक रूप से अपनाया गया:** Modbus एक व्यापक रूप से अपनाया गया प्रोटोकॉल है जो विभिन्न प्रकार के उपकरणों द्वारा समर्थित है।
**कम लागत:** Modbus को लागू करने के लिए आमतौर पर कम लागत वाले हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर की आवश्यकता होती है।

Modbus के नुकसान

Modbus प्रोटोकॉल के कुछ नुकसान भी हैं:

**सुरक्षा:** Modbus में अंतर्निहित सुरक्षा सुविधाएँ नहीं हैं, इसलिए इसे सुरक्षित नेटवर्क पर लागू करना महत्वपूर्ण है।
**प्रदर्शन:**bus RTU और ASCII प्रोटोकॉल अपेक्षाकृत धीमे हैं, खासकर बड़े नेटवर्क पर।
**डेटा प्रकार:** Modbus केवल कुछ डेटा प्रकारों का समर्थन करता है, जो कुछ अनुप्रयोगों के लिए सीमित हो सकता है।
**सीमित संदेश आकार:** Modbus संदेशों का आकार सीमित होता है, जो बड़े डेटा ब्लॉकों को संचारित करने में समस्या पैदा कर सकता है।

Modbus का उपयोग

Modbus का उपयोग विभिन्न प्रकार के औद्योगिक अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

**प्रोसेस नियंत्रण:** तापमान, दबाव और प्रवाह जैसे प्रोसेस चर को नियंत्रित करना।
**ऊर्जा प्रबंधन:** ऊर्जा खपत को मापना और नियंत्रित करना।
**निर्माण स्वचालन:** मशीनरी और उपकरणों को स्वचालित करना।
**बिल्डिंग ऑटोमेशन:** प्रकाश, हीटिंग और एयर कंडीशनिंग जैसे बिल्डिंग सिस्टम को नियंत्रित करना।
**दूरस्थ निगरानी:** दूरस्थ उपकरणों की निगरानी करना और डेटा एकत्र करना।

Modbus और अन्य प्रोटोकॉल

Modbus कई अन्य औद्योगिक प्रोटोकॉल के साथ प्रतिस्पर्धा करता है, जिनमें शामिल हैं:

**प्रोफिबस (PROFIBUS):** एक फील्डबस प्रोटोकॉल जो उच्च गति और प्रदर्शन प्रदान करता है।
**प्रोफिनेट (PROFINET):** एक ईथरनेट-आधारित फील्डबस प्रोटोकॉल जो प्रोफिबस के समान लाभ प्रदान करता है।
**ईथरनेट/आईपी (EtherNet/IP):** एक ईथरनेट-आधारित प्रोटोकॉल जो Rockwell Automation द्वारा विकसित किया गया है।
**डीएडीडी (DNP3):** एक प्रोटोकॉल जो विशेष रूप से उपयोगिता अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है।

Modbus अक्सर उन अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा विकल्प होता है जहां सरलता, विश्वसनीयता और खुलापन महत्वपूर्ण हैं।

Modbus सुरक्षा

Modbus प्रोटोकॉल में अंतर्निहित सुरक्षा सुविधाएँ नहीं हैं, इसलिए इसे सुरक्षित नेटवर्क पर लागू करना महत्वपूर्ण है। Modbus सुरक्षा में सुधार के लिए कई तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, जिनमें शामिल हैं:

**नेटवर्क विभाजन:** Modbus नेटवर्क को अन्य नेटवर्क से अलग करना।
**फायरवॉल:** Modbus नेटवर्क को अनधिकृत पहुंच से बचाने के लिए फायरवॉल का उपयोग करना।
**एन्क्रिप्शन:** Modbus डेटा को एन्क्रिप्ट करना।
**प्रमाणीकरण:** Modbus डिवाइस को प्रमाणित करना।

Modbus के लिए संसाधन

Modbus के बारे में अधिक जानकारी के लिए, निम्नलिखित संसाधनों का उपयोग करें:

**Modbus Organization:** [1](http://www.modbus.org/)
**Wikipedia - Modbus:** [2](https://en.wikipedia.org/wiki/Modbus)
**Schneider Electric - Modbus:** [3](https://www.se.com/ww/en/work/campaigns/industrial-automation/modbus/)

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