หากเราพูดถึงการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่เป็นลักษณะ Digital Technology ในยุค Industry 4.0 เราก็คงหนีไม่พ้นในส่วนของ Modbus ซึ่ง ณ ตอนนี้ถือเป็นการเชื่อมต่อที่ผมคิดว่ามันลงตัวกันที่สุดแล้วครับ แล้วมันคืออะไรล่ะ??
ผมอยากจะบอกว่าลักษณะการเชื่อมต่อของ Modbus ที่ส่วนใหญ่เขาใช้กัน มันจะเป็นแบบ Master-Slave/Client-Server ซึ่งถ้าให้พูดง่าย ๆ เลยก็คือเอาตัวของข้อมูลที่เราต้องการให้ทำงานหรือ Client ไปใส่ใน Hub หลักหรือว่า Server นั่นเอง (รู้แค่นี้ไปก่อนครับ) ทีนี้ใน Digital Technology สำหรับ Industry 4.0 ก็ต้องจัดหาอุปกรณ์ที่มันเหมาะสมสำหรับให้เชื่อมต่อแบบดังที่ผมกล่าว ก็เลยกลายเป็นสิ่งที่เรียกว่า Modbus นั่นเอง และแน่นอนครับว่า การที่จะนำเทคโนโลยี 4.0 มาใช้จำเป็นต้องมีการแบ่งประเภทเพื่อให้สามารถใช้งานได้ในทุกสถานการณ์
Modbus ออกแบบมาเพื่อให้รองรับการใช้งานได้ทุกประเภท จะประกอบไปด้วย Modbus RTU และ Modbus TCP
ก่อนอื่นเรามาทำความเข้าใจในโครงสร้างของมันก่อนครับ โครงสร้างของ Modbus จะประกอบไปด้วย 4 ส่วนก็คือ Address Field, Function Code, Data และ CRC เป็นหลัก ในส่วนของ Address Field จะรับผิดชอบการหาตำแหน่งการส่งข้อมูลหรือที่เราเรียกกันว่า IP Address หรือก็คือจัดหา IP Adress ที่เกิดการตอบสนองอยู่นั่นเองครับ ต่อไปเป็น Function Code ส่วนนี้รับผิดชอบในส่วนของการตรวจสอบดูว่าข้อมูลมันเป็นประเภทไหนหรือยังไง? แล้วค่อยรับข้อมูลแบบ Bit เข้ามา อันต่อไปเป็น Data ส่วนที่สำคัญที่สุด ขาดไม่ได้ เป็นส่วนรวบรวมข้อมูลแบบ Bit ที่ส่งมาเรื่อย ๆ จากนั้นตรวจสอบความถูกต้องหรือทดสอบ Error ว่ามันเหมาะสมกับการใช้งานกับ Modbus มั้ย ถ้าไม่มี Error ก็จะส่งชุดข้อมูลทั้งหมดไปยังส่วนสุดท้ายคือ CRC หรือชื่อย่อของมันคือ Cyclic Redundancy Check มันจะเช็คความสอดคล้องกันของ Client/Server หรือว่า Master-Slave ถ้ามันไม่สอดคล้องกัน ส่วนของ CRC จะส่งข้อมูลกลับไป แต่ถ้าสอดคล้องกันแล้ว ก็จะถือว่าการส่งข้อมูลในรูปแบบ Modbus เสร็จสมบูรณ์นั่นเอง
เรามาเข้าสู่เรื่องประเภทของ Modbus กันครับ Modbus สำหรับ Digital Technology จะมีทั้งหมด 2 ประเภทดังที่กล่าวไว้ข้างต้นเลยครับก็คือ Modbus RTU และ Modbus TCP
Modbus RTU กับ Data Transfer Rate 0-252 Byte Per Telegram Frame
ถ้าถามว่าความเร็วในการส่งข้อมูลแรงกว่า Modbus อีกประเภทอย่าง Modbus TCP หรือไม่? เดี๋ยวผมค่อยเฉลยครับ ในส่วนของความยาวของเครือข่ายจะขึ้นอยู่กับ Physical Media และ Baud rate ของอุปกรณ์ที่เราใช้ครับ ซึ่งใน 1 Master หรือว่า Client จะสามารถเชื่อมต่อได้ 246 Slave หรือว่า Server แต่อย่างที่บอกไปครับ การใช้ Physical Media ก็คือการติดตั้งสาย มันก็ต้องขึ้นอยู่กับประเภทสายที่ใช้ด้วย ถ้าเป็นแบบ RS-232 ก็ต้องเชื่อมจากจุดหนึ่งไปจุดหนึ่ง (Peer to Peer) ซึ่งมันค่อนข้างจะวุ่นวายและซับซ้อนมากครับ ในทางกลับกันประเภท RS-485 ในหนึ่งส่วนสามารถเชื่อมอุปกรณ์ได้ถึง 32 ตัวด้วยกัน
เทคโนโลยีที่มีความสะดวกสบาย ย่อมแลกมาด้วยค่าใช้จ่ายที่สูงเสมอ
และแน่นอนมันง่ายกว่า RS-232 มาก แต่ก็ต้องแลกมาด้วยค่าใช้จ่ายที่สูงกว่า ฉะนั้น ผมจะบอกว่าขอให้จำสิ่งนี้ไว้ก่อนครับ คือ ตัวของ Modbus RTU เขามีการใช้งานในส่วนของ Master-Slave เป็นส่วนใหญ่ครับ
Modbus TCP กับ Data Transfer Rate 10, 100 และ 1000 Mbps
จำที่ผมบอกไว้ใน Modbus RTU ได้มั้ยครับว่ามันมี Transfer Rate เท่าไหร่? แล้วลองมาเปรียบเทียบกับประเภทนี้ดูครับ อันนี้เร็วกว่าเยอะมาก ถ้าใครยังงงลองเอาสิบคูณกับหนึ่งล้านดูครับ นั่นคือความเร็วต่อ 1 วินาทีนะครับ ต่อไปเป็นความยาวเครือข่ายจะอิงตามมาตรฐาน Ethernet Technology สำหรับ 10, 100 และ 1000 Mbps ซึ่งก็ต้องขึ้นอยู่กับประเภทที่ใช้ครับว่ายาวกว่าหรือสั้นกว่ามาตรฐานของ Physical Media และ Baud rate ใน Modbus RTU และนอกจากนี้ Ethernet Technology ยังเป็นมาตรฐานสำหรับการติดตั้งสายของ Modbus TCP อีกด้วย และสุดท้ายคือมีจุดได้เปรียบ Modbus RTU คือไม่จำกัดจำนวน Node ที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ครับ โดยตัวของ Modbus TCP เขามีการใช้งานในส่วนของ Client-Server เป็นส่วนใหญ่ครับ
และทั้งหมดก็คือข้อเปรียบเทียบระหว่าง Modbus RTU และ Modbus TCP ครับว่ามันมีองค์ประกอบอย่างไรบ้าง แต่ทั้งนี้ในส่วนของ Modbus ล้วนเป็นเทคโนโลยีที่นิยมใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์กันในยุค Industry 4.0 แน่นอนครับ ต่อจากนี้ผมขอแนะนำครับ ถ้าอยากสร้างนวัตกรรมทางเทคโนโลยีผ่านคอมพิวเตอร์เมื่อไหร่ หา Modbus ที่เหมาะสมก่อนเลยครับ และการเชื่อมต่อจะเป็นไปได้ด้วยดีครับ และอย่าลืมครับ เทคโนโลยีที่มีความสะดวกสบาย ย่อมแลกมาด้วยค่าใช้จ่ายที่สูงเสมอ
แต่เดี๋ยวก่อนครับ จำที่ผมทิ้งประเด็นไว้ได้มั้ยครับในส่วนของ Master-Slave กับ Client-Server ทำไมผมถึงใช้คำงง ๆ แบบนี้ มันคืออะไร?? ผมจะมาเฉลยให้ครับว่า ในส่วนของ Master-Slave นั้น ตัวของ Master จะทำการสั่งการ Slave ให้ทำตามคำสั่งตามที่ระบุไว้ แต่ในส่วนของ Client-Server นั้น ตัวของ Client จะเป็นการร้องขอข้อมูลที่อยู่ใน Server แล้วให้ Server นั้นส่งข้อมูลมานั่นเองครับ
สุดท้ายครับ ผมอยากจะบอกว่า การใช้ Modbus ที่ดีนั้นจะต้องมีการประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์ที่เหมาะสมด้วยเช่นกัน โดยอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ที่ผมแนะนำให้ใช้งาน ขอเป็นพวกระบบที่มันมีความเป็น Automation เข้ามาเกี่ยวข้องด้วยละกันครับ เช่นพวก PLC หรือ HMI ที่มันเป็นโปรแกรมควบคุมอุปกรณ์ได้เอง อาจจะเอาหลอดไฟเชื่อมต่อกับ PLC ให้มันสั่งการเปิดและปิดเองได้ ก็ถือเป็นตัวเลือกที่ดีครับ
Reference : https://modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b.pdf