Trong truyền thông công nghiệp, các chuẩn giao tiếp vật lý cơ bản thường thấy như: chuẩn RS232, chuẩn RS485. Modbus một giao thức được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, giao tiếp RS232, RS485 có thể coi là là phần xác, còn giao thức Modbus như là phần hồn của hệ thống truyền thông.
NỘI DUNG CHÍNH
Giao thức Modbus là gì?
Để nắm được khái niệm giao thức modbus ta cần hiểu được các thuật ngữ “giao thức”, “modbus” sử dụng trong lĩnh vực truyền thông công nghiệp.
+ Giao thức (protocol): là một ngôn ngữ máy dùng chung, để hai thiết bị có thể giao tiếp được với nhau thì chúng phải sử dụng cùng một giao thức.
+ Modbus: là một phương tiện truyền thông kết nối các thiết bị với nhau thông qua một cặp dây xoắn đơn. Modbus được phát triển bởi Schneider Electric.
Như vậy, ta có thể hiểu đơn giản “giao thức modbus” là một phương thức kết nối, giúp cho các các thiết bị có thể giao tiếp được với nhau trong hệ thống truyền thông công nghiệp. Ban đầu, Modbus hoạt động trên chuẩn giao tiếp RS232, sau đó được sử dụng cho chuẩn RS485 để đạt tốc độ cao với khoảng cách truyền xa hơn, hỗ trợ đa điểm (multi-drop). MODBUS đã nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn thông dụng trong ngành tự động hóa.
Nguyên tắc hoạt động của modbus
Modbus hoạt động theo nguyên tắc “Master – Slave” hay còn gọi là “Chủ – Tớ”. Một Master có thể kết nối được với một hay nhiều “Slave” trong hệ thống truyền thông công nghiệp.
+ Master: thường là PLC, PC, DCS, RTU hay SCADA.
+ Slave: thường là các thiết bị cấp hiện trường (biến tần, cảm biến, đồng hồ,…)
– Thiết bị yêu cầu thông tin được gọi là Modbus Master và thiết bị cung cấp thông tin là Modbus Slaves. Trong mạng Modbus tiêu chuẩn, có một Master và tối đa 247 Slave, mỗi Slave có một địa chỉ Slave duy nhất từ 1 đến 247. Master cũng có thể ghi thông tin vào các Slave.
Các chuẩn modbus được sử dụng phổ biến
Có ba chuẩn giao thức modbus đang được sử dụng phổ biến trong truyền thông công nghiệp là: Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP. Ngoài ra, Modbus Gateway cho phép chuyển đổi qua lại giữa giao thức Modbus RTU và Modbus TCP.
Modbus ASCII
Thông tin dữ liệu được mã hóa bằng hexadeci-mal, sử dụng đặc tính ASCII 4 bit. Đối với mỗi một byte thông tin, cần có 2 byte truyền thông, gấp đôi so với Modbus RTU hay Modbus TCP. Thích hợp cho modem điện thoại hay kết nối sử dụng sóng radio do ASCII sử dụng các tính năng phân định thông điệp.
Modbus RTU
Dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân, và chỉ cần một byte truyền thông cho một byte dữ liệu. Đây là phương thức truyền thông lí tưởng đối với RS232 hay mạng RS485 đa điểm, tốc độ từ 1200 đến 115000 baud. Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud. Modbus RTU là giao thức được ứng dụng rộng rãi nhất trong truyền thông công nghiệp.
Modbus TCP
MODBUS/TCP chỉ đơn giản là MODBUS qua Ethernet, thay vì sử dụng thiết bị này cho việc kết nối với các thiết bị “Tớ” (Slave), các địa chỉ IP được sử dụng. Với MODBUS/TCP, dữ liệu Modbus được tóm lược đơn giản trong một gói TCP/IP. Do đó, bất cứ mạng Ethernet hỗ trợ MODBUS/IP sẽ ngay lập tức hỗ trợ MODBUS/TCP.
Modbus Gateway
Modbus Gateway là một thiết bị cho phép chuyển đổi qua lại giữa giao thức Modbus RTU và Modbus TCP. Thông thường thiết bị này sẽ có một cổng serial (RS232/RS485) và một cổng Ethernet. Một số thiết bị công nghiệp chỉ hỗ trợ Modbus RTU, hoặc chỉ hỗ trợ Modbus TCP, hoặc hỗ trợ cả hai giao thức. Do đó, để kết nối các thiết bị trường này vào hệ thống modbus chung thì cần phải có thiết bị phiên dịch được gọi là Modbus Gateway.
