مودبوس RTU مقابل مودبوس TCP/IP: أي بروتوكول تختار؟

عندما يتعلق الأمر بالاتصالات الصناعية والأتمتة الصناعية، فإن اختيار بروتوكولات الاتصال يمكن أن يؤثر بشكل كبير على كفاءة وموثوقية أنظمتك. اثنان من أكثر البروتوكولات استخدامًا في الأتمتة الصناعية هما Modbus RTU و Modbus TCP/IP. يقدم كلاهما مزايا مميزة، ولكن اختيار البروتوكول المناسب يعتمد على عوامل مختلفة، مثل البنية التحتية للشبكة ومتطلبات النظام والتطبيقات المحددة. في هذه المدونة، سنستكشف في هذه المدونة الاختلافات الرئيسية بين مودبوس RTU مقابل مودبوس TCP/IPومساعدتك في تحديد البروتوكول الأنسب لاحتياجاتك.

ما هو Modbus RTU؟

Modbus RTU (الوحدة الطرفية عن بُعد) هو بروتوكول اتصال تسلسلي يُستخدم منذ عقود في البيئات الصناعية. وهو يتصل عبر RS-485 أو RS-232 أو واجهات اتصال تسلسلي مماثلة. مودبوس صُممت وحدة الإرسال والاستقبال الآلي لتكون بسيطة وفعالة، حيث تنقل البيانات على شكل سلسلة من النبضات الكهربائية التي تمثل النبضات الثنائية 1 و 0. ويستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي يتم فيها نقل البيانات عبر مسافات قصيرة، وغالباً ما يكون ذلك في أنظمة التحكم ذات الحلقة المغلقة. ومع ذلك، يمكن استخدامه أيضًا في الاتصالات لمسافات أطول مع الأجهزة المناسبة وتكييف الإشارة.

في نظام مودبوس RTU، يتم تنظيم الأجهزة في تكوين رئيسي-عبد، حيث يقوم جهاز واحد (رئيسي) ببدء الاتصال مع الأجهزة الأخرى (العبيد). يمتلك كل جهاز في النظام عنواناً فريداً يسمح للسيد بالاتصال بأجهزة محددة. ويحدث تبادل البيانات في شكل طلبات واستجابات، حيث يرسل الجهاز الرئيسي طلباً إلى جهاز تابع ويستجيب الجهاز التابع بالبيانات المطلوبة.

ما هو Modbus TCP/IP؟

يعد Modbus TCP/IP امتدادًا لبروتوكول Modbus الذي يعمل عبر شبكات الإيثرنت. تم تطويره للاستفادة من سرعة ومرونة اتصال TCP/IP. على عكس Modbus RTU، الذي يعمل على خطوط الاتصال التسلسلية، يستخدم Modbus TCP/IP اتصال إيثرنت قياسي لنقل البيانات عبر مسافات أكبر بكثير.

يستخدم هذا البروتوكول أيضًا نموذج العميل-الخادم، حيث يحتفظ خادم Modbus TCP/IP (جهاز) بالبيانات، ويطلب العميل (عادةً وحدة تحكم أو كمبيوتر) المعلومات. يُستخدم بروتوكول Modbus TCP/IP على نطاق واسع في الشبكات الصناعية الحديثة لأنه يدعم الاتصال عالي السرعة وقابلية التوسع، مما يجعله مثاليًا للأنظمة التي تتطلب نقل بيانات سريع وموثوق.

مودبوس RTU مقابل مودبوس TCP/IP: ما الفرق بينهما؟

بينما يعد كل من Modbus RTU و Modbus TCP/IP جزءًا من عائلة بروتوكول Modbus، إلا أنهما يختلفان اختلافًا كبيرًا من حيث طرق الاتصال والسرعة والتطبيق. دعونا نفصل الاختلافات الرئيسية:

تغليف البروتوكول

في Modbus RTU، يتم تغليف البيانات في إطار يتضمن عنوان الجهاز ورمز الوظيفة والبيانات التي يتم إرسالها. يتم تسلسل البيانات في تنسيق ثنائي، الأمر الذي يتطلب حمولة أقل مقارنةً ب Modbus TCP/IP.

من ناحية أخرى، يقوم Modbus TCP/IP بتغليف رسائل Modbus RTU داخل حزم TCP/IP. وهذا يعني أنه يتضمن رؤوسًا إضافية لعناوين IP وأرقام المنافذ والتحقق من الأخطاء. وعلى الرغم من أن هذا يضيف نفقات إضافية، إلا أنه يوفر أيضاً مرونة أكبر للاتصال عبر الشبكات الكبيرة والمعقدة.

أنماط الاتصال

يعمل Modbus RTU في وضع نصف مزدوج، مما يعني أن الاتصال يمكن أن يحدث في اتجاه واحد فقط في كل مرة. هذا كافٍ للتطبيقات التي تكون فيها الأجهزة بسيطة نسبيًا ولا تتطلب اتصالاً في الوقت الفعلي.

يعمل Modbus TCP/IP في وضع الازدواجية الكاملة، مما يسمح بالاتصال المتزامن ثنائي الاتجاه. ويؤدي ذلك إلى تبادل البيانات بشكل أسرع وأكثر كفاءة، وهو أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب المراقبة أو التحكم في الوقت الفعلي.

الأدوار في التواصل

في شبكة Modbus RTU، يتحكم الجهاز الرئيسي في الاتصال من خلال إرسال الطلبات إلى الأجهزة التابعة التي تستجيب بعد ذلك بالبيانات المطلوبة.

في مودبوس TCP/IP، لا يزال بإمكان نموذج الاتصال اتباع هيكلية السيد والعبد، ولكنه يسمح أيضًا باتصال أكثر مرونة من نظير إلى نظير. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن TCP/IP أكثر قابلية للتطوير، يمكن للأجهزة أن تكون جزءًا من شبكات أكثر تعقيدًا ذات مستويات متعددة من التسلسل الهرمي للاتصالات.

ناقل الحركة

يستخدم Modbus RTU بروتوكولات الاتصال التسلسلية (RS-485، RS-232)، والتي لها نطاق إرسال محدود، يصل عادةً إلى 4000 قدم بالنسبة لـ RS-485. وهذا يجعلها مثالية للأنظمة المحلية التي تحتوي على عدد أقل من الأجهزة.

ومع ذلك، يستفيد نظام Modbus TCP/IP من إمكانيات الإيثرنت التي تتميز بها شبكة إيثرنت لمسافات طويلة. فباستخدام TCP/IP، يمكن تمديد مسافة الإرسال عبر الشبكات العالمية، حيث إنه مصمم للتعامل مع الاتصالات واسعة النطاق مع زمن انتقال منخفض.

التطبيقات

يُستخدم Modbus RTU بشكل شائع في التطبيقات التي تكون فيها البساطة والموثوقية وفعالية التكلفة أمرًا بالغ الأهمية. وهو مثالي للبيئات التي تكون فيها الأجهزة قريبة من بعضها البعض، مثل أرضيات المصانع أو أنظمة الأتمتة الصغيرة.

من ناحية أخرى، يعد Modbus TCP/IP أكثر ملاءمة للأنظمة الصناعية الحديثة ذات البنى التحتية المعقدة للشبكات، مثل تلك الموجودة في المباني الذكية والمصانع الكبيرة ومراكز البيانات. كما أن قدرته على التكامل مع أنظمة المؤسسات وسرعات اتصاله العالية تجعله الخيار المفضل للأنظمة القابلة للتطوير وذات الأداء العالي.

مودبوس RTU مقابل مودبوس TCP/IP: أي بروتوكول تختار؟

الاختيار بين مودبوس RTU مقابل مودبوس TCP/IP يعتمد إلى حد كبير على المتطلبات المحددة لنظامك الصناعي.

• اختر Modbus RTU إذا:
  • أنت تعمل في بيئة محلية ذات مسافات إرسال محدودة.
  • تحتاج إلى حل فعال من حيث التكلفة للأنظمة الأبسط.
  • لا تدعم البنية التحتية الحالية للشبكة Ethernet.
  • تحتاج إلى التوافق مع الأنظمة والأجهزة القديمة.
• اختر Modbus TCP/IP إذا:
  • تحتاج إلى نقل البيانات عبر مسافات طويلة أو من خلال شبكة واسعة (WAN).
  • يتطلب النظام الخاص بك تبادل البيانات في الوقت الفعلي بسرعات أعلى واتصال مزدوج كامل.
  • قابلية التوسع مهمة لمشروعك، وتحتاج إلى التكامل مع أنظمة تكنولوجيا المعلومات الحديثة.
  • تدعم شبكتك Ethernet بالفعل، أو أنك تقوم ببناء شبكة جديدة قائمة على Ethernet.

الأسئلة المتداولة حول مودبوس RTU و مودبوس TCP/IP (الأسئلة الشائعة)