Modbus RTU Là Gì ? | Cách Truyền Dữ Liệu Modbus RTU # https://vh2.com.vn

Modbus là gì và nó hoạt động giải trí thế nào ?

Modbus là một chuẩn truyền thông công nghiệp được tăng trưởng bởi Modicon ( nay thuộc về Schneider ) vào năm 1979 thay thế sửa chữa những chuẩn truyền thông truyền thống lịch sử để truyền về PLC hoặc Scada. Cách hoạt động giải trí của Modbus dựa trên nguyên tắc Master – Slave trên đường truyền RS232 và RS485 .

Modbus trở thành một chuẩn truyền thông công nghiệp tiêu chuẩn bởi nó : ổn định – đơn giản – dể sử dụng & miễn phí. Điều này có nghĩa rằng các nhà sản xuất có thể tự tích hợp chuẩn Modbus vào sản phẩm của họ mà không cần trả tiền bản quyền.

Chỉ cẩn các thiết bị cùng chung một chuẩn với nhau thì có thể giao tiếp với nhau mà không cần quan tâm nó là thiết bị gì của hãng nào sản xuất. Đây chính là ưu điểm vượt trội so với các chuẩn truyền thông khác như : Profibus, Canopen, Manchester

Modbus được sử dụng để liên kết với máy tính với những thiết bị đầu cuối ( RTU ) hay mạng lưới hệ thống SCADA ). Có nhiều loại Modbus : Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP / IP

Ứng dụng của Modbus RTU

Sử dụng chuẩn truyền thông Modbus RTU giúp liên kết tổng thể những thiết bị ( max 128 địa chỉ ) trên 2 dây tín hiệu RS485 .
Với mỗi modbus Slave tương ứng với một từ 4-8 tín hiệu Analog đầu vào hoặc nhiều hơn với 10 Digital. Các tín hiệu mắc song song nhau truyền vào Gateway để truyền lên internet trải qua Modul R-Key hoặc Z-key .
Như vậy toàn bộ những tín hiệu chỉ truyền đi trên 2 dây cho rất nhiều loại tín hiệu khác nhau trải qua những Modul Modbus RTU. PLC hay những thiết bị có chuẩn Moddbus hoàn toàn có thể tiếp xúc với những thiết bị đo tại bất kể nơi nào trải qua Modbus TCP hay còn gọi là Modbus IP .

Modbus hoạt động giải trí như thế nào

Modbus RTU hoạt động giải trí dựa trên nguyên tắc Master – Slave tức là một bên nhận ( Master ) và một bên truyền tín hiệu ( Slave ) trải qua địa chỉ thanh ghi. Phương thức truyền của Modbus RTU bằng đường truyền vật lý RS232 hoặc RS485, Modbus TCP / IP thì truyền trên địa chỉ IT trải qua Internet .
Bộ chuyển đổi Z-8AI nhận 8 tín hiệu analog dạng 4-20 mA hoặc 0-10 V chuyển sang Modbus RTU 2 dây trên nên tảng RS485 trải qua hệ Hexadecimal .

Hệ số Hexadecimal là gì ?

Chúng ta đã quá quen thuộc với việc sử dụng thông số thập phân từ 0 …. 9 tuy nhiên trong lập trình lại sống sót nhiều thông số khác nhau như : hệ nhị phân ( binary ), hệ 8 ( octal ) ngoài những còn có hệ 16 ( Hex ) hay còn gọi là thập lục phân
Modbus RTU sử dụng hệ Hexa nên tất cả chúng ta chỉ chăm sóc tới hệ 16 này thôi nhé .

Hệ thập lục phân được pháp luật từ 0 … F tương ứng với 0 … 15 trong hệ thập phân tất cả chúng ta thường hay sử dụng. Mỗi 4 bit được bộc lộ trong 16 ký tự từ 0 … F tương ứng 0000 …. 1111 trong hệ nhị phân .

Dữ liệu truyền trên Modbus như thế nào ?

Dữ liệu được tàng trữ trong Slave trong 4 bảng khác nhau với hai bảng tàng trữ On / OFF những giá trị Coil và hai thanh ghi tàng trữ. Các thanh ghi này đều có năng lực đọc và ghi. Mỗi thanh ghi có 1 Word = 16 bit = 2 bytes có địa chỉ từ 0000 đến 260E .
Coil được xem như thể địa chỉ của thanh ghi Ví dụ 40001 có địa chỉ tài liệu là 0000 những giá trị này hoàn toàn có thể lệch nhau 1, 10001, 30001, 40001 .

Phân biệt RS232 và RS485

RS232 là gì ?

RS232 còn được gọi là cổng COM thường được thấy trong những máy tính bàn và tổng thể đều có công truyền thông theo chuẩn RS232 để tiếp xúc những thiết bị khác như máy in, máy fax … .
RS-232 sử dụng 3 dây Tx ( truyền ), Rx ( nhận tín hiệu ) và GND ( đất ). RS 232 hoạt động giải trí dựa trên sự chênh lệch áp giữa TX, Rx và GND

– Nhược điểm của chuẩn truyền RS232 là tín hiệu không thể truyền đi xa, do việc mất mát tín hiệu không thể phục hồi được, và việc kết nối theo chuẩn RS232 chỉ được thực hiện giao tiếp giữa 2 thiết bị (point – to – point) nên hạn chế số lượng thiết bị có trong mạng .
– Một số đặc điểm của chuẩn truyền RS232 là : khoảng cách truyền tối đa là 15m, tốc độ truyền là 20Kbps, hỗ trợ kết nối điểm – điểm trên một mạng

RS485

Chuẩn RS 485 chỉ truyền trên 2 dây và B sử dụng sự chênh lệch áp giữa A và B theo logic 0 hoặc 1 chứ không hề so sánh với đất. Điều này bảo vệ tín hiệu truyền đi xa bởi khi nếu có trường hợp sụt áp thì đồng thời hai dây đều sụt áp nên tín hiệu vẫn bảo vệ logic 1 hoặc 0 .
Giả sử A = 1, B = 0 thì thì tài liệu phân biệt data = 1 và khi A = 0, B = 1 thì tài liệu nhận ra là data = 0. Do cách so sánh trên thì khi bị suy giảm thì sữ chênh lệch điện áp vẫn không đổi chính do đó mà tín hiệu truyền trên RS 485 đi rất xa mà vẩn bảo vệ đúng mực .

+ Khi sự chênh lệch điện áp giữa A và B nằm trong khoảng -1,6V đến -6V thì dữ liệu được nhận tương ứng với mức 1 .
+ Khi sự chênh lệch điện áp giữa A và B nằm trong khoảng +1,5 đến +6V thì dữ liệu được nhận tương ứng với mức 0 .

Ưu điểm lớn nhất của chuẩn RS 485 chính là truyền đi xa tới 1200 m và hoàn toàn có thể liên kết nhiều thiết bị trên cùng một mạng chuẩn RS 485 và liên kết tối đa 32 thiết bị cùng lúc .

Sự khác nhau giữa RS 232 và RS 485

• RS 232 chỉ cho phép truyền theo phương thức điểm ( point ) – điểm ( point ) trong khi RS 485 truyền theo phương thức đa điểm. Tức là có thể truyền nhiều tín hiệu khác nhau trong cùng một mạng ( max 32 thiết bị )
• Tốc độ truyền của RS232 ( 20 Kbits/s ) nhanh nhưng khoảng cách truyền ngắn ( max 15m ). Ngược lại, RS485 ( 10Mbit/s ) có thể truyền đi xa ( max 1200m ) nhưng với tốc độ chậm hơn RS232

Sử dụng Modbus RTU

Sự tăng trưởng của công nghệ PLC hay Scada chỉ cần có chuẩn truyền thông Modbus RTU là hoàn toàn có thể nhận hết toàn bộ những thiết bị Digital hoặc Analog trải qua những bộ chuyển đổi tín hiệu Modbus .
Tuy nhiên phần đông những tín hiệu truyền về PLC hay Scada đều dạng Digital, Analog, nhiệt độ … Để xử lý yếu tố này tất cả chúng ta cần sử dụng những bộ chuyển đổi tín hiệu chuyên được dùng sang Modbus .

Cách liên kết Master – Slave Modbus RTU

Hiểu được thực chất truyền tín hiệu của Modbus RTU giúp liên kết những tín hiệu chuẩn Modbus RTU một cách đúng mực nhất. Tất cả những tín hiệu chuẩn Modbus RTU được mắc song song nhau trên hai dây truyền về Master qua chuẩn RS485 .

Các loại Modbus

Trong công nghiệp – tự động hoá có 03 loại Modbbus thông dụng Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP/IP. Sự khác nhau giữa các loại Modbus :

• Modbus RTU : mã hoá dạng nhị phân với 1 byte tài liệu và một byte truyền thông có vận tốc truyền 9600 – 57600 baud .
• Modbus ASC II : đươc mã hoá dạng hexadecimal – 4 bit, cần 2 byte truyền thông cho một byte thông tin .
• Còn Modbus TCP / IP : Modbus TCP là modbus RTU qua internet hay còn gọi là Modbbus IP tương ứng với một địa chỉ là một IP .

Với những loại Modbus trên thì Modbus IP đang dần được nhiều nhà lấp trình sử dụng do sự tiện nghi và truy vấn mọi nơi có internet .

Bộ chuyển đổi tin hiệu Digital sang Modbus

Bạn hãy thử tưởng tượng xem 10 tín hiệu Digital sẽ được bộ chuyển đổi Z-10-D-IN quy đổi sang Modbus RTU. Với những dự án Bất Động Sản lớn có 100 tín hiệu Digital thì tất cả chúng ta chỉ cần dùng 10 bộ Z-10-D-IN mắc song song nhau đưa về 2 dây tín hiệu Modbus RTU để xử lý yếu tố liên kết dây tín hiệu .
Sử dụng Z-10-D-IN tiết kiệm ngân sách và chi phí ngân sách và khoảng trống lắp ráp cho tủ điện
Điều đặc biệt quan trọng là Modul quy đổi Digital sang Modbus này hoàn toàn có thể nhận những loại tín hiệu Digital khác nhau : relay, PNP, NPN, Namur và cả tần số .

Bộ chuyển đổi nhiệt độ Pt100 sang Modbus

Bộ chuyển đổi Z-4RTD2 nhận cùng lúc 4 tín hiệu RTD loại Pt100 sang Modbus RTU RS485 2 dây. Thang đo của 4 cảm ứng nhiệt độ pt100 được đọc trong thanh ghi của Z-4RTD2 .
Các loại tín hiệu RTD mà Z-4RTD2 hoàn toàn có thể nhận loại 2 dây, 3 dây, 4 dây

• Pt100 : -200 … 650oC
• NI100 : -60… 250oC
• Pt500 : -200 … 750oC
• Pt1000 : -200…210oc

Bộ chuyển đổi tín hiệu Thermocouple sang Modbus

Bộ chuyển đổi Z-4TC nhận 4 tín hiệu nhiệt độ dạng Thermocouple cho ra Modbus RTU
Tương tự bộ chuyển đổi Z-4RTD2 thì bộ chuyển đổi Z-4TC nhận được 4 tín hiệu riêng không liên quan gì đến nhau nhưng dạng Thermocouple. Các loại tín hiệu Thermocouple ( can nhiệt ) mà Z-4TC nhận được :

• Thermocouple loại K với thang đo từ -210….1372oC
• Thermocouple loại J thang đo nhiệt độ từ -210…1200oC
• Can nhiệt loại E : -200…1000oC
• Can nhiệt loại N : -210…1300oC
• Cảm biến nhiệt độ loại S
• Cảm biến nhiệt độ loại R
• Thermocouple loại T
• Thermocouple loại B
• Tín hiệu milivoltage

Bộ chuyển đổi tín hiệu Z-4AI

Bộ chuyển đổi Z-4AI nhận cùng lúc 4 tín hiệu analog dạng 4-20 mA hoặc 0-10 V độc lập nhau quy đổi thành tín hiệu Modbus RTU đưa về Scada .
Các giá trị 4-20 mA / 0-10 V hoàn toàn có thể xem kẽ lẫn nhau tức là bộ Z-4AI hoàn toàn có thể nhận 3 tín hiệu 4-20 mA và 1 tín hiệu 0-10 V cho từng kênh độc lập .
Sai số 0.1 % trên toàn Input nguồn vào bảo vệ tín hiệu truyền đi không bị biến hóa so với nguồn vào. Thời gian phân phối nhanh nhỏ hơn 10 ms cung ứng nhanh cho những nhu yếu cần độ đúng mực cao .

Bộ chuyển đổi tín hiệu Z-8AI

Nếu tất cả chúng ta có nhiều hơn 4 tín hiệu analog nguồn vào thì bộ chuyển đổi tín hiệu Z-8AI chính là giải pháp tuyệt vời với 8 tín hiệu analog nguồn vào. Tín hiệu ngõ ra dạng Modbus RTU cũng với sai số 0.1 % và thơi gian cung ứng nhỏ hơn 10 ms .
Tất cả những tín hiệu sau khi được giải quyết và xử lý truyền qua chuẩn Modbus để truyền những tài liệu này lên Internet tất cả chúng ta chỉ cần thêm một bộ Modbus Gateway Z-Key. Truyền tín hiệu từ Modbus RTU sang Internet qua cổng RJ45 .
Với một bộ gateway Z-key tất cả chúng ta hoàn toàn có thể truyền thông về PLC và cả PC cùng một lúc. Hai thiết bị này làm Master cho những thiết bị Slave như Z-8AI .
Với cách truyền như vậy tất cả chúng ta sẽ liên kết được rất nhiều Modul Analog vào internet với ngân sách cực thấp so với việc dùng Modul Analog liên kết với PLC hoặc DCS .

Ưu điểm yếu kém của việc sử dụng Modbus RTU

Ưu điểm của Modbus RTU

• Tất cả các tín hiệu truyền trên 2 dây tín hiệu RS 485 với khoảng cách truyền xa 1200m
• Giảm tối thiểu dây kết nối vào PLC
• Tiết kiệm một lượng lớn Modul mở rộng PLC
• Giảm không gian lắp đặt do bộ chuyển đổi có thiết kế mỏng nhỏ gọn so với Modul mở rộng của PLC
• Độ ổn định và ít nhiễu so với tín hiệu analog 4-20mA
• Các Modul độc lập nhau nên quản lý dể dàng
• Có thể dùng chung các hãng khác nhau có chuẩn Modbus RTU

Nhược điểm của Modbus RTU

• Tín hiệu không nhanh bằng việc dùng trực tiếp như analog hoặc Digital
• Chỉ phù hợp cho điều khiển có thời gian đáp ứng 1s trở xuống
• Cần PLC hay Scada có cấu hình mạnh đủ để đọc tất cả các thanh ghi khi dùng nhiều bộ chuyển đổi Modbus RTU

Cần tư vấn thêm về bộ chuyển đổi Modbus RTU hãy liên hệ với chúng tôi để được hướng dẩn cách chọn bộ chuyển đổi sang Modbus .

Kỹ Sư Cơ Điện Tử

Nguyễn Minh Hoà

Email : [email protected]

Mobi : 0937275566 – Mr Hoà

Source: https://vh2.com.vn
Category : Truyền Thông