NỘI DUNG CHÍNH
Modbus RTU là gì?
Modbus RTU (viết tắt trong tiếng Anh của cụm từ: Remote Terminal Unit) là một giao thức mở, truyền thông nối tiếp, sử dụng đường truyền vật lý RS-232 hoặc RS485 và mô hình dạng Master-Slave. Đây là một giao thức được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như BMS (Building Management Systems), điện lực, dây chuyền sản xuất, tự động hóa công nghiệp,…
Giao thức truyền thông Modbus RTU dựa trên nguyên tắc Master – Slave. Khi thiết bị Master gửi yêu cầu tới thiết bị Slave thì thiết bị đó mới phản hồi. Tất cả các thiết bị sẽ được kết nối chung với nhau trên một đường truyền.
Mô hình truyền thông Modbus RTU
Để hiểu được mô hình truyền thông Modbus RTU cần phải nắm được khái niệm “Master” và “Slave”.
+ Master: là nơi thu nạp tất cả các dữ liệu truyền về qua truyền thông Rs485 do các Slave chuyển đổi.
+ Slave: là các thiết bị chuyển đổi tất cả các tín hiệu của thiết bị trong dây chuyền sản xuất thành tín hiệu RS485 đưa về các PLC, máy tính, biến tần.
Trong một dây chuyền sản xuất lớn có rất nhiều Slave bao gồm: các tín hiệu analog, nhiệt độ, áp suất, digital là các rễ phụ tập hợp truyền về các rễ chính dưới dạng truyền thông Modbus RS232 hoặc Modbus RS485.
+ Một bản tin Modbus RTU bao gồm: 1 byte địa chỉ – 1 byte mã hàm – n byte dữ liệu – 2 byte CRC
| Cấu trúc bản tin Modbus RTU |
| – Byte địa chỉ: xác định thiết bị mang địa chỉ được nhận dữ liệu (đối với Slave) hoặc dữ liệu nhận được từ địa chỉ nào (đối với Master). Địa chỉ này được quy định từ 0 – 254 |
| – Byte mã hàm: được quy định từ Master, xác định yêu cầu dữ liệu từ thiết bị Slave. |
| – Byte dữ liệu: xác định dữ liệu trao đổi giữa Master và Slave. + Đọc dữ liệu: Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu – n byte dữ liệu đọc được + Ghi dữ liệu: Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu – n byte dữ liệu cần ghi Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu |
| – Byte CRC: 2 byte kiểm tra lỗi của hàm truyền. |
Quy trình truyền dữ liệu từ các thiết bị lên Modbus RTU
Các Slave này lại tập hợp truyền dữ liệu thông qua thân cây và gửi đến các thiết bị Master như: máy tính, điện thoại, PLC, biến tần,… Thông qua hệ thống Modbus RTU có thể quan sát, điều khiển, quản lý tất cả các thiết bị giám sát nhiệt độ, áp suất, pH, CO2, các loại van, cảm biến,… từ phòng điều khiển trung tâm.
Cách thức giao tiếp Modbus RTU
Modbus RTU có mô hình dạng Master-Slave, sử dụng đường truyền vật lí RS232/RS485. Để giao tiếp được giữa Master và Slave, cần phải cài đặt các thông số về tốc độ truyền baudrate (4800, 9600, 115200,…), số data bit (7-8), bit stop (0-1-2), Flag Parity kiểm tra chẵn lẻ (None, Event, Odd). Ngoài các thông số trên phải giống nhau giữa Master và Slave thì bên Master phải biết được ID của Slave cần giao tiếp.
Mỗi thiết bị trong mạng Modbus được cung cấp một địa chỉ duy nhất. Trong mạng Modbus chỉ có 1 node được gán là master gọi là “Master”, các node còn lại gọi là “Node” thì mới có thể khởi tạo lệnh. Trong frame truyền có chứa địa chỉ của thiết bị slave (1 đến 247), chỉ thiết bị có ID tương ứng mới có thể đáp ứng, mặc dù các thiết bị khác có thể nhận được nó (một ngoại lệ là các lệnh có thể phát được cụ thể được gửi đến nút 0, được thực hiện nhưng không được xác nhận). Tất cả các lệnh Modbus chứa thông tin tổng kiểm tra (check sum CRC) cho phép người nhận phát hiện lỗi truyền. Master sẽ đọc và ghi các dữ liệu vào thanh ghi của thiết bị Slave.
Ứng dụng Modbus RTU trong công nghiệp
Trong hệ thống mạng công nghiệp, có rất nhiều các thiết bị cảm biến, đo lường như: cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ,… Với số lượng thiết bị nhiều như vậy, ta không thể kéo mỗi dây nguồn, tín hiệu từ trung tâm giám sát, PLC (Master) tới từng thiết bị chức năng đó (Slave).
=> Chính vì vậy, để giải quyết vấn đề này ta chỉ cần kéo dây 4 lõi: 2 cho nguồn, 2 cho tín hiệu truyền thông Mobus RTU. Như vậy là đủ để cấp nguồn và truyền thông các tín hiệu ON/OFF, đo lường từ các Slave về PLC, hay trung tâm giám sát. Với mỗi Slave ta chỉ việc đặt ID cho chúng. Với giải pháp này, giúp tiết kiệm chi phí, giám sát theo thời gian thực, dễ thi công và quản lý.
