HART協定和MODBUS協定：異同及應用

2. MODBUS協議

▪ 純數位協議，獨立於類比訊號。

物理層支援多種標準：

▪ RS-232/RS-485（Modbus RTU/ASCII）：廣泛使用的工業串列介面。 RS-485 支援最多 247 個從設備，通常以 9600 bps 或 19200 bps 的速度運行。

▪ 乙太網路（Modbus TCP）：基於 TCP/IP 的協議，傳輸速率高達 10/100 Mbps，節點數量沒有硬性限制（受網路架構限制）。

二、協議結構和溝通機制

1. HART協議

▪ 採用主從架構的半雙工通信，支援點對點（單主單從）和多點（單主多從）模式。

▪ 資料幀包含設備位址、命令、參數等，支援設備描述語言 (DDL) 以實現互通性。

▪ 單一通訊會話可以傳輸一個主要變數（4–20mA）以及多個輔助變數（例如，診斷資料、設定參數和狀態資訊）。

2. MODBUS協議

▪ 主從架構，其中主站點發起請求，從站點回應。

▪ 利用暫存器模型（線圈、離散輸入、輸入暫存器、保持暫存器）透過功能碼（例如，0x03 讀取保持暫存器）來操作資料。

▪ 支援三種模式：Modbus RTU（二進位高效率）、ASCII（文字可讀）和 TCP（乙太網路）。

Ⅲ.訊號疊加和通訊速率

1. HART協議

HART協議將數位訊號與4-20 mA電流訊號結合。雖然其通訊速率相對較低，但仍適用於某些特定應用。

2. MODBUS協議

RS485 採用純數位電路，具有高通訊速率和靈活的聯網功能，使其成為眾多現場匯流排系統的主要實體層標準。

Ⅳ.資料類型和容量

1. HART協議

▪ 支援多種資料類型，包括浮點數、狀態字和設備配置資訊。
▪ 通訊速率低（1200 bps），適用於參數讀取、校準和診斷，但不適用於高速控制。
▪ 理論上，它可以在 3000 公尺的範圍內連接多個裝置（多點模式），但實際上，通常只使用 1-2 個裝置。

2.MODBUS協定：

▪ 資料在 16 位元暫存器中處理，需要組合才能表示 32 位元整數或浮點數。
▪ Modbus RTU/ASCII 支援最多 247 個從站設備，而 Modbus TCP 則沒有硬體限制。
▪ 適用於即時資料擷取、PLC通訊、SCADA系統等。

五、應用場景

1. HART協議

▪ 主要用於儀器變送器之間的通信

▪ 廣泛應用於石油、化學、電力、水處理等製程工業。

▪ 特別適用於現有 4-20mA 系統的系統升級，適用於智慧型變送器和閥門定位器等現場儀表。

2. MODBUS協議

▪ 一種用於連接各種工業設備的匯流排協定。

▪ 應用領域包括建築自動化、暖通空調系統、紡織機械和PLC/HMI通訊系統。

▪ 由於其開放性、簡單性和強大的跨平台支持，它已成為工業領域應用最廣泛的通訊協定之一。