Modbus คืออะไร?
Modbus เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบเปิด (Open Protocol) ที่ถูกพัฒนาขึ้นในปี 1979 โดยบริษัท Modicon (ปัจจุบันคือ Schneider Electric) เพื่อนำมาใช้ในระบบ PLC (Programmable Logic Controller) และระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรม ด้วยความเรียบง่ายและประสิทธิภาพสูง Modbus จึงกลายเป็นมาตรฐานที่นิยมใช้ในระบบควบคุมเครื่องจักร ระบบพลังงาน และอุปกรณ์ Internet of Things (IoT)
ทำไมต้องใช้ Modbus?
Modbus ได้รับความนิยมเพราะมีข้อดีหลายประการ ได้แก่:
- มาตรฐานเปิด: ไม่มีค่าลิขสิทธิ์ ทำให้สามารถใช้งานได้โดยไม่มีข้อจำกัด
- รองรับอุปกรณ์หลายประเภท: ใช้ได้กับ PLC, เซ็นเซอร์, ตัวควบคุม, อินเวอร์เตอร์ ฯลฯ
- เชื่อมต่ออุปกรณ์จำนวนมากได้พร้อมกัน: รองรับอุปกรณ์หลายตัวในเครือข่ายเดียว
- ทำงานได้ทั้งแบบอนุกรม (Serial) และเครือข่ายอีเทอร์เน็ต (Ethernet)
โครงสร้างและการทำงานของ Modbus
Modbus ใช้รูปแบบการสื่อสารแบบ Client-Server (เดิมเรียกว่า Master-Slave) โดยที่
- Client (Master): เป็นตัวที่ส่งคำสั่ง เช่น PLC หรือ SCADA System
- Server (Slave): เป็นตัวที่ตอบสนอง เช่น เซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์ควบคุม
Client สามารถควบคุมและร้องขอข้อมูลจาก Server ผ่านคำสั่งที่กำหนด เช่น การอ่านค่าเซ็นเซอร์หรือการส่งคำสั่งไปควบคุมมอเตอร์
ประเภทของ Modbus
Modbus มีหลายเวอร์ชันที่ออกแบบมาให้เหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกัน
1. Modbus RTU (Remote Terminal Unit)
- ใช้การสื่อสารแบบ RS-232 หรือ RS-485
- ใช้การส่งข้อมูลแบบไบนารี ทำให้มีความเร็วและประสิทธิภาพสูง
- นิยมใช้ในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม เช่น SCADA และระบบควบคุมเครื่องจักร
2. Modbus ASCII
- ใช้การสื่อสารแบบ RS-232 หรือ RS-485 เช่นเดียวกับ RTU
- ใช้การส่งข้อมูลแบบ ASCII ทำให้อ่านค่าได้ง่ายกว่าระบบไบนารี
- มีประสิทธิภาพต่ำกว่า Modbus RTU เนื่องจากใช้ข้อมูลมากกว่า
3. Modbus TCP/IP
- ใช้การสื่อสารผ่าน เครือข่าย Ethernet
- รองรับการเชื่อมต่อแบบ IP Address ทำให้สามารถใช้งานร่วมกับระบบ IT และ IoT ได้
- นิยมใช้ในระบบที่ต้องการเชื่อมต่ออุปกรณ์จำนวนมากในเครือข่ายเดียว
โครงสร้างของข้อมูล Modbus
Modbus มีรูปแบบแพ็กเกจข้อมูลที่เป็นมาตรฐาน ซึ่งประกอบด้วย:
- Address Field: กำหนดหมายเลขของอุปกรณ์ (Slave ID)
- Function Code: กำหนดประเภทของคำสั่งที่ส่งไป เช่น อ่านค่าหรือเขียนค่า
- Data Field: ข้อมูลที่ส่งไปหรือรับมา
- CRC (Cyclic Redundancy Check): ใช้สำหรับตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล
การนำ Modbus ไปใช้งาน
Modbus ถูกนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น
- ระบบควบคุมอัตโนมัติ (Industrial Automation)
- ใช้ใน PLC เพื่อควบคุมเซ็นเซอร์, มอเตอร์, และอุปกรณ์ไฟฟ้า
- ใช้ใน SCADA Systems เพื่อรับ-ส่งข้อมูลจากอุปกรณ์ที่อยู่ในโรงงาน
- ระบบพลังงาน (Energy Management)
- ใช้ในการตรวจสอบข้อมูลจาก Smart Meter หรือระบบไฟฟ้าอัจฉริยะ
- ใช้ในระบบควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม
- ระบบอาคารอัจฉริยะ (Building Automation)
- ใช้ในการควบคุมระบบปรับอากาศ, ระบบแสงสว่าง และเซ็นเซอร์ในอาคาร
- อุตสาหกรรม IoT และ Smart City
- Modbus TCP/IP ใช้ในอุปกรณ์ IoT ที่ต้องการเชื่อมต่อกับเครือข่ายอินเทอร์เน็ต
ข้อดีและข้อเสียของ Modbus
✅ ข้อดี
✔ ใช้งานง่ายและเรียนรู้ได้เร็ว
✔ รองรับอุปกรณ์ได้หลากหลาย
✔ มีทั้งแบบอนุกรม (RS-485) และ Ethernet (TCP/IP)
✔ รองรับการสื่อสารกับอุปกรณ์หลายตัวในเครือข่ายเดียวกัน
❌ ข้อเสีย
✖ ไม่มีการเข้ารหัสข้อมูล (ไม่ปลอดภัยเท่ากับโปรโตคอลสมัยใหม่ เช่น MQTT)
✖ การส่งข้อมูลช้าเมื่อเทียบกับโปรโตคอลอื่นๆ ในระบบ IT
✖ อุปกรณ์บางตัวอาจมีเวอร์ชัน Modbus ที่แตกต่างกัน ทำให้ต้องตั้งค่าให้ตรงกัน
เปรียบเทียบ Modbus กับโปรโตคอลอื่นๆ
| โปรโตคอล | ความเร็ว | การเข้ารหัสข้อมูล | เหมาะสำหรับ |
|---|---|---|---|
| Modbus RTU | ปานกลาง | ไม่มี | ระบบอุตสาหกรรม, SCADA |
| Modbus TCP/IP | สูง | ไม่มี | ระบบ IoT, Smart City |
| PROFINET | สูงมาก | มี | ระบบอุตสาหกรรมขั้นสูง |
| MQTT | ปานกลาง | มี | IoT, Cloud Computing |
สรุป
Modbus เป็นหนึ่งในโปรโตคอลที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในระบบอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และรองรับอุปกรณ์หลากหลายประเภท แม้จะไม่มีระบบความปลอดภัยในตัว แต่ก็ยังเป็นทางเลือกที่เหมาะสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ในระบบอัตโนมัติและ IoT
