Serveur Modbus

Le serveur Modbus TCP propre à la station : sa ligne dans la colonne Communications, sa mise en marche et son arrêt, son port et les clients connectés, la table des registres qui sert des tags, des variables Logic et des états d'alarme, ce qu'un client lit et écrit, un exemple complet et ce qu'il ne fait pas.

Le Serveur Modbus permet à un automate, à une IHM ou à un système de gestion technique du bâtiment qui ne parle que Modbus TCP de lire les tags, les variables Logic et les états d'alarme de la station, et d'écrire les tags et variables que vous autorisez. C'est le second chemin par lequel les données quittent la station, à côté du serveur OPC UA intégré, et ce n'est pas un pilote : un pilote lit des équipements, alors que le serveur Modbus est lu par des équipements; il attend qu'un automate se connecte et ne se connecte jamais à rien. Son volet le dit sous le titre : « Répond aux automates, IHM et systèmes de gestion technique du bâtiment qui lisent et écrivent en Modbus TCP. Il reçoit les connexions et n'en ouvre jamais. »

Modbus ne porte ni nom d'utilisateur ni mot de passe : qui atteint le port lit chaque registre que la table sert. C'est pourquoi le serveur démarre arrêté, chaque ligne de sa table démarre en lecture seule, et l'écriture s'autorise ligne par ligne, par quelqu'un qui l'a choisi. Voir Connector lit la page; Configurer Connector la modifie.

La ligne dans la colonne

La ligne Serveur Modbus se trouve sous le dossier Serveurs de l'arborescence de la colonne Communications, sous la ligne du serveur OPC UA, avec une icône de serveur là où les pilotes montrent une prise. Elle est toujours là : une station en a exactement une, et elle n'est jamais créée ni supprimée. La zone de recherche la trouve par son nom, et les puces d'état la rangent selon son état : Arrêt tant que le serveur est arrêté, Anomalies tant que son port est occupé ou qu'il n'a pas pu écouter, Sains sinon. À côté du nom, elle dit ce que fait le serveur, et un point le résume :

Le point n'appartient qu'au serveur : il n'entre ni dans le cumul du dossier Pilotes ni dans la barre d'état, qui parlent des équipements que la station lit. Sélectionner la ligne ouvre le volet du serveur; son en-tête répète l'état à côté du même point. Les commandes sont sur la barre de commandes; la ligne n'a pas de menu à elle.

Le mettre en marche et l'arrêter

Être en marche est un réglage que la station conserve, et l'écoute suit le runtime :

La carte Port et clients

La première carte du volet est Port et clients.

Un port sur lequel le serveur ne peut pas passer est refusé avant que rien ne soit enregistré : la raison s'affiche sous le champ, le champ revient au port en vigueur et le serveur reste où il était. Six saisies sont refusées : un nombre hors de la plage (« Le port doit être compris entre 1 et 65535. »); le port du serveur web, réglé sur Accès à distance (« Le port N est déjà celui du serveur web. Choisissez un autre port, ou déplacez d'abord le serveur web. »); le port de l'accès agent réglé sur la page Agent, que l'accès agent soit actif ou non (« Le port N est déjà celui de l'accès agent. Choisissez un autre port, ou déplacez d'abord l'accès agent. »); le port du serveur OPC UA sur Paramétrage, en marche ou arrêté (« Le port N est déjà celui du serveur OPC UA. Choisissez un autre port, ou déplacez d'abord le serveur. »); le port du broker MQTT sur la page Connector, en marche ou arrêté (« Le port N est déjà celui du broker MQTT. Choisissez un autre port, ou déplacez d'abord le broker MQTT. »); et un port qu'autre chose retient en ce moment sur cette machine (« Le port N est occupé sur cette machine. Fermez ce qui le retient, ou choisissez un autre port. »). Les quatre autres champs de port refusent à leur tour le port de ce serveur. La raison reste sous le champ jusqu'au prochain port que le champ accepte, ou jusqu'à ce que la ligne soit de nouveau sélectionnée.

Sous la carte, une note dit : « Répond à tout ID d'unité. Les autres machines n'atteignent ce serveur que si le pare-feu Windows laisse entrer le port TCP 502 : l'autoriser vous appartient, et cette station ne le fait jamais d'elle-même. »

Le serveur accepte au plus 16 clients à la fois : une dix-septième connexion est fermée dès qu'elle s'ouvre, et le journal technique le note. Un client qui disparaît sans fermer sa connexion (un automate éteint, un câble arraché) est détecté par le keep-alive TCP, et sa place se libère en une minute et demie environ.

Pare-feu Windows

Sous la note, un point et une phrase disent si la règle entrante propre à la station laisse entrer ce port, comme la carte Accès des clients le dit pour le port OPC UA, avec une seule action quand ce n'est pas le cas.

L'état est lu à l'ouverture de la carte et relu quand le port change; un nouveau port montre donc Non configuré tant que vous ne l'avez pas autorisé. La station n'ajoute jamais la règle d'elle-même.

La table des registres

La seconde carte, Table des registres, est ce que sert le serveur : chaque ligne place un tag, une variable Logic ou un état d'alarme à un registre, ou à une bobine, qu'un client adresse. Un registre qu'aucune ligne ne couvre n'existe pas pour un client. La carte dit : « Chaque ligne sert un tag, une variable Logic ou un état d'alarme à un registre. Une ligne reste en lecture seule tant que vous n'autorisez pas l'écriture, et une ligne qui sert une alarme l'est toujours. L'écriture d'un client suit alors le même chemin que toute autre et est consignée au journal technique avec l'adresse du client. »

Le tableau

Les lignes sont classées par classe (registres de maintien, registres d'entrée, bobines, entrées discrètes), puis par registre. Sans aucune : « Aucun registre n'est encore servi. Ajoutez-en un avec Nouvelle ligne. » Cliquer sur une ligne la sélectionne et ouvre ses champs sous le tableau; la ligne sélectionnée appartient à la fenêtre où vous êtes.

Ce qui fait grandir le tableau et ce qui supprime une ligne se trouvent à droite du titre de la carte :

Les champs d'une ligne

Une ligne a exactement les champs et les règles d'un tag Modbus : un point accepté à un bout du fil est accepté à l'autre. Chaque champ est enregistré au moment où il change (un nombre quand vous quittez le champ ou appuyez sur Entrée, un choix quand vous choisissez, une case quand vous la cochez), et un client reçoit la nouvelle ligne dès sa requête suivante, sans être déconnecté.

Sous les champs, trois lignes relisent la ligne : où elle se trouve (« Occupe le registre 0. » ou « Occupe les registres 0 à 1. »), ce qu'un client peut en faire (« Un client peut lire cette ligne mais pas l'écrire. » ou « Un client peut lire et écrire cette ligne : chaque écriture est consignée au journal technique avec son adresse. », ou « Un client lit cet état de l'alarme et ne l'écrit jamais. En nombre, 0 est normale, 1 active non acquittée, 2 active acquittée, 3 retombée non acquittée. » pour une ligne qui sert une alarme), et ce qu'un client y lit en ce moment (« Valeur actuelle : 21.5 »). Quand un client qui lit la ligne ne recevrait aucune valeur, la raison suit :

Ce qu'une ligne refuse

Une modification que les règles du serveur refusent n'est pas enregistrée : la raison s'affiche en rouge au-dessus des champs de la ligne, la modification reste à l'écran pour que vous la corrigiez, et la ligne continue de servir ce qu'elle servait jusqu'à ce qu'une modification soit acceptée. Les autres lignes ne sont pas touchées.

Tant qu'un essai retient la station ou que le runtime est arrêté, une modification est refusée comme toute modification de la page, avec la raison dans le journal des actions (« La configuration est verrouillée tant qu'une unité est en cours. », « Runtime arrêté »), et rien n'est enregistré.

Ce qu'un client lit et écrit

Le serveur répond à tout ID d'unité, et répond avec l'ID d'unité avec lequel on l'a interrogé : en TCP, une station s'adresse par son adresse IP. Les numéros de registre voyagent comptés à partir de 0. Un outil d'automate qui compte à partir de 1, ou qui écrit la notation classique, ajoute lui-même le décalage :

Tout autre code de fonction reçoit l'exception 01. Une requête lit au plus 125 registres ou 2000 bobines ou entrées, et écrit au plus 123 registres ou 1968 bobines.

Une lecture reçoit une réponse entière ou aucune. Chaque valeur est lue dans l'état courant de la station, jamais évaluée pour le client : un tag sert sa valeur physique, celle que la station montre après la chaîne de conversion, une variable sert sa valeur, et une alarme l'état que sa ligne désigne. La valeur est convertie dans le type de la ligne par la conversion unique de la station : un réel est arrondi à l'entier le plus proche pour une ligne entière (les moitiés loin de zéro) et tenu aux bornes du type, si bien qu'une ligne Int16 sert 32767 pour 40000. Une lecture peut demander une partie d'une ligne de deux registres : elle reçoit les registres demandés, tels que la valeur encodée les porte. Une ligne dont la source n'a pas de valeur valide ne reçoit jamais une dernière valeur que le serveur aurait gardée : un registre ne porte pas de qualité, et un automate qui lirait un ancien nombre agirait sur une valeur que la station sait périmée. Le client reçoit l'exception 04 à la place, et son propre traitement des défauts de communication décide; le prix est qu'une ligne sans valeur fait échouer une lecture en bloc qui la couvre, et la colonne Valeur actuelle de la table montre laquelle. Un tag qui présente sa propre valeur de remplacement (la dernière valeur valide maintenue, ou un nombre déclaré, réglé dans son étape Lecture non valide) garde une valeur valide, et la valeur de remplacement est servie comme n'importe quelle valeur.

L'écriture d'un client passe par le même canal d'écriture unique que toute autre (voir Logic) : un tag par la file de livraison de son équipement, sa valeur physique ramenée par la conversion du tag, et une variable mémoire par la file de Logic. Les verrous de source s'appliquent : une source que retient une recette ou un verrouillage Process en cours est refusée. Le canal d'écriture consigne au journal technique chaque valeur, de l'ancienne à la nouvelle, sous la source Modbus client 192.168.0.20:51234, et la réponse attend l'accusé de chaque valeur, qui pour un tag est la réponse de l'équipement lui-même.

• Une écriture couvre des lignes entières : écrire un seul registre d'une ligne Float est refusé, si bien qu'un Float s'écrit avec la fonction 16 et un nombre de 2.
• Chaque ligne que l'écriture atteint est vérifiée contre la table avant qu'aucune valeur ne parte : un registre hors de toute ligne, ou une ligne en lecture seule, refuse la requête entière, et rien n'est écrit.
• Les valeurs partent ensuite vers leurs sources dans l'ordre des registres. Un refus que le canal d'écriture oppose à l'une d'elles est la réponse que reçoit le client, bien que les autres lignes de la même requête aient aussi été transmises.

Un exemple complet

Un automate lit dans la station la température d'un four et le contact de sa porte, et écrit la consigne du four, une variable mémoire Variables.Oven.Setpoint. Dans le volet :

1. Sélectionnez la ligne Serveur Modbus et appuyez sur Nouvelle ligne. Réglez Classe de registre sur Registre d'entrée (3xxxx) (le registre reste à 0) et Source servie sur « Tag Connector · Simulated · Oven · Temperature ». La ligne dit « Occupe les registres 0 à 1. », Adresse dans le manuel affiche de 30001 à 30002, et la colonne Valeur actuelle montre la température.
2. Appuyez de nouveau sur Nouvelle ligne, réglez Classe de registre sur Entrée discrète (1xxxx) (le type devient Boolean et le registre reste à 0) et choisissez le contact de la porte, « Tag Connector · Simulated · Oven · DoorOpen ».
3. Appuyez une troisième fois sur Nouvelle ligne. Elle arrive au registre de maintien 0, en Float. Choisissez d'abord « Variable Logic · Oven / Setpoint », puis réglez Accès sur Lecture et écriture : la ligne dit « Un client peut lire et écrire cette ligne : chaque écriture est consignée au journal technique avec son adresse. »
4. Appuyez sur Activer dans la barre de commandes : la ligne dit « À l'écoute sur le port 502 ». Pour un automate d'une autre machine, appuyez ensuite sur Autoriser le réseau local dans la carte Port et clients.

Ce que l'automate demande, les deux cases d'ordre cochées (un Float voyage en gros-boutiste, mot de poids fort en premier, ABCD) :

La même chose avec un agent, par les quatre outils des domaines du Connector :

modbus_map_upsert(source: "Connector.Simulated.Oven.Temperature", registerClass: "InputRegister", register: 0, type: "Float")
modbus_map_upsert(source: "Connector.Simulated.Oven.DoorOpen", registerClass: "DiscreteInput", register: 0)
modbus_map_upsert(source: "Variables.Oven.Setpoint", registerClass: "HoldingRegister", register: 0, type: "Float", access: "ReadAndWrite")
modbus_server_configure(enabled: true)

Une ligne créée par un agent est en lecture seule sauf si access dit autre chose, et une bobine ou une entrée discrète est Boolean quand aucun type n'est donné. modbus_server_status relit tout le serveur : son état, ses clients et chaque ligne avec ce qu'un client y lit en ce moment. Les outils sont décrits dans Les outils, domaine par domaine.

Permissions et verrous

Tant qu'un essai retient la station ou que le runtime est arrêté, les verbes restent dessinés et grisés avec la raison, et toute modification est refusée, comme partout sur la page Connector. La lecture du volet, et celle du serveur par les clients, continuent. Un agent ne modifie le serveur que par le domaine de configuration du Connector de l'accès agent, et chaque modification qu'il fait est consignée comme la sienne.

Le journal technique

Le serveur écrit sur la Console des Événements sous le domaine Server, composant Modbus server : quand il commence et cesse d'écouter, un port qu'il n'a pas pu ouvrir, une connexion qu'il a fermée parce qu'il servait déjà 16 clients, et chaque requête qu'il a refusée, avec son code d'exception. Un refus qui se répète, comme celui d'un automate qui interroge à chaque cycle un registre absent de la table, est écrit la première fois, résumé toutes les quelques minutes tant qu'il dure, et clos par une ligne quand le client est de nouveau servi. Les connexions et déconnexions sont du détail, gardé pour la capture détaillée. Chaque modification des réglages du serveur ou de sa table est aussi consignée, qu'elle vienne de la page ou d'un agent. Ce qu'a fait l'écriture d'un client est la ligne du canal d'écriture lui-même, sous la source Modbus client <address>:<port>.

Ce que le serveur ne fait pas

• Il ne sert que Modbus TCP, avec l'en-tête MBAP. Il n'y a pas de serveur Modbus RTU ou ASCII sur une ligne série, ni de trames RTU sur TCP.
• Il n'ouvre jamais le pare-feu Windows de lui-même (seul Autoriser le réseau local le fait, quand vous appuyez dessus), et il ne peut pas écouter sur une seule carte réseau : il écoute sur chaque adresse de l'ordinateur, sur un port.
• Il répond à tout ID d'unité avec la même table unique : il ne peut pas héberger plusieurs unités avec des tables différentes.
• Il n'a ni utilisateur, ni mot de passe, ni chiffrement, parce que Modbus n'en a pas : qui atteint le port lit chaque ligne et écrit chaque ligne qui autorise l'écriture. Laissez les lignes en lecture seule sauf si un client doit les écrire, et gardez le port fermé aux réseaux qui n'ont rien à y faire.
• Il ne se connecte jamais à rien. Pour lire un équipement Modbus, ajoutez-le sous le pilote Modbus TCP ou Modbus RTU.
• Il ne garde aucun registre à lui : un registre qu'aucune ligne ne couvre n'existe pas, et tout ce qu'un client écrit aboutit dans un tag ou une variable.
• Il ne garde jamais de valeur à lui pour la servir à la place d'une valeur absente, et il n'exécute aucun des autres codes de fonction (Read/Write Multiple Registers, Mask Write Register, identification de l'équipement) : ils reçoivent l'exception 01.
• La table n'a ni import ni export à elle : elle voyage avec la configuration de la station dans les sauvegardes.