modbus tcp ip| Blog tổng hợp các kỹ năng và kiến thức kỹ thuật điện lạnh 2023
Phần Giới thiệu của chúng tôi không chỉ là về kỹ năng và kiến thức kỹ thuật. Đó là về niềm đam mê của chúng tôi đối với công nghệ và những cách nó có thể làm cho cuộc sống của chúng tôi tốt hơn. Chúng tôi tin tưởng vào sức mạnh của công nghệ để thay đổi thế giới và chúng tôi luôn tìm kiếm những điều mới cách sử dụng nó để cải thiện cuộc sống của chúng ta.
modbus tcp ip, /modbus-tcp-ip,
Mục lục bài viết
Video: Understanding Modbus Serial and TCP/IP from YouTube · Duration: 12 minutes 7 seconds
Chúng tôi là một nhóm các kỹ sư và nhà phát triển đam mê công nghệ và tiềm năng của nó để thay đổi thế giới. Chúng tôi tin rằng công nghệ có thể tạo ra sự khác biệt trong cuộc sống của mọi người và chúng tôi cam kết tạo ra các sản phẩm cải thiện chất lượng cuộc sống cho mọi người Chúng tôi không ngừng thúc đẩy bản thân học hỏi các công nghệ mới và phát triển các kỹ năng mới để có thể tạo ra những sản phẩm tốt nhất có thể cho người dùng của mình.
Chúng tôi là một đội ngũ kỹ sư đầy nhiệt huyết, những người thích tạo các video hữu ích về các chủ đề Kỹ thuật. Chúng tôi đã làm video trong hơn 2 năm và đã giúp hàng triệu sinh viên cải thiện kỹ năng kỹ thuật của họ. và mục tiêu của chúng tôi là giúp mọi người phát huy hết tiềm năng của họ.
Phần Giới thiệu của chúng tôi không chỉ là về kỹ năng và kiến thức kỹ thuật. Đó là về niềm đam mê của chúng tôi đối với công nghệ và những cách nó có thể làm cho cuộc sống của chúng tôi tốt hơn. Chúng tôi tin tưởng vào sức mạnh của công nghệ để thay đổi thế giới và chúng tôi luôn tìm kiếm những điều mới cách sử dụng nó để cải thiện cuộc sống của chúng ta.
modbus tcp ip, Feb 12, 2014, Understanding Modbus Serial and TCP/IP from YouTube · Duration: 12 minutes 7 seconds , , ProSoft Technology
,
Giao thức Modbus là gì?
Modbus do Modicon phát triển năm 1979. Nay thuộc cty Schneider Electric. Modbus là một giao thức truyền thông với nhiều thiết bị thông qua một cặp dây xoắn đơn. Ban đầu, ngành công nghiệp sử dụng các chuẩn RS232, RS485 để truyền thông. Modbus được sử dụng trên RS485 để đạt tốc độ cao hơn. Khoảng cách truyền xa hơn. Do đó, nó đã nhanh chóng được sử dụng trong ngành tự động hóa. Và công ty này cho ra mắt nó hoàn toàn miễn phí.
Cách Modbus truyền thông
Modbus có mô hình dạng Master – Slave. Mỗi thiết bị trong mạng modbus được cung cấp một địa chỉ duy nhất. Như các thiết bị đo, cảm biến: Cảm biến Pt100, Cảm biến áp suất, cảm biến báo mức sử dụng sóng Radar. Trong frame truyền từ Master đến các Slave có chứa ID định danh của thiết bị Slave.
Modbus TCP truyền thông trên nền Ethernet. Thông tin từ Slave truyền về PLC, hệ thống SCADA quản lý tập trung.
Ví dụ trong thực tế: Một nhà máy có nhiều thiết bị máy móc công nghiệp, các bồn chứa nguyên vật liệu, lò hơi. Cần các cảm biến đo – báo mức, cảm biến nhiệt độ,…để giám sát. Vậy câu hỏi đặt ra là cần giải pháp gì để vừa cấp nguồn nuôi thiết bị đo lường, vừa giám sát tập trung hàng trăm ngàn thiết bị đó ?
Giải pháp: Sử dụng truyền thông Modbus mô hình Master – Slave.
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. Thực tế rất tiết kiệm chi phí, giám sát theo thời gian thực, dễ thi công và quản lý.
Có mấy loại truyền thông Mobus hiện nay:
có 3 loại Modbus phổ biến hiện nay:
- Modbus ASCII
Mọi thông điệp truyền thông trong mạng giữa Master và Slave được mã hóa bằng Hexadeci-mal. Theo ASCII 4 bit. Để truyền 1 byte thông tin có ích, nó cần đến 2 byte để truyền.
Ưu điểm có thể kể đến là thiết bị nhận sẽ hạn chế nhận thông tin sai lệch. Nhược điểm là tốn tài nguyên truyền và chậm.
- Modbus RTU
Xem thêm: Khái niệm, cấu trúc, phương thức truyền thông Modbus RTU.
Thông tin được mã hóa theo hệ nhị phân. Truyền 1 byte truyền thông cho mỗi 1 byte thông tin. Đây là thiết bị lí tưởng đối với RS 232 hay mạng RS485 đa điểm, tốc độ từ 1200 đến 115 baud. Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud. Có thể nói Modbus RTU hiện đang là giao thức truyền thông phổ biến nhất trong ngành tự động hiện nay.
- Modbus TCP/IP
Đơn giản là Modbus RTU truyền thông qua Ethernet trên nền sử dụng IP cho mỗi thiết bị Slave. Với Modbus TCP/IP, dữ liệu Modbus được đóng gói trong 1 gói tin TCP/IP. Do đó, bất cứ mạng Ethernet đều có thể hỗ trợ truyền thông Modbus TCP/IP. Hiện tại, ngành công nghiệp tự động đã và đang ứng dụng giao thức này rất nhiều. Bởi xu hướng Internet of Thing đang phát triển rất mạnh và rất có lợi khi ứng dụng nó. Nhất là trong ngành tự động có rất nhiều thiết bị đo lường.
Modbus TCP/IP là gì
Modbus-TCP/IP là giao thức Modbus được sử dụng trên đường truyền Ethernet, sử dụng mô hình TCP/IP để truyền thông.
Modbus-TCP là 1 mạng Ethernet công nghiệp mở được nhận diện bởi Modbus-IDA User Organization
Phương thức truyền thông Modbus TCP/IP
Cũng như các loại modbus khác, Modbus TCP/IP cũng sử dụng mô hình Master-Slave để truyền thông. Tuy nhiên, được triển khai trên nền Ethernet, sử dụng bộ giao thức TCP trên nền IP.
Modbus TCP làm cho định nghĩa Master-Slave truyền thống thay đổi. Vì Ethernet cho phép giao tiếp ngang hàng. Trong mạng TCP, các Slave có thể chủ động truyền thông tin về các thiết bị quản lý trung tâm – Master. Sử dụng địa chỉ IP trên các Master để quản lý tập trung từ phần mềm.
Modbus TCP/IP được sử dụng trên các mạng TCP/ IP hiện đại, có 2 loại triển khai Modbus TCP:
- Modbus RTU qua TCP, đơn giản chỉ là sử dụng TCP làm lớp vận chuyển cho các thông điệp RTU.
- Modbus TCP bình thường và có một số thay đổi trong định dạng tin nhắn.
Vì được truyền trên nền TCP/IP nên tốc độ truyền của Modbus TCP/IP cao, đáp ứng realtime. Cao hơn hẳn Modbus RTU.
Có thể kết hợp modbus TCP/IP với modbus RTU. Được gọi là Hybird Modbus. Như hình dưới.
Modbus RTU sử dụng RS485, RS232. Modbus TCP sử dụng trên nền Ethernet. Nên muốn kết hợp được 2 loại modbus này cần tìm một thiết bị có hỗ trợ 2 cổng kết nối này. Điều này bạn sẽ rất có lợi khi mở rộng quy mô sản xuất, số lượng thiết bị.
1. Tổng quan Modbus TCP/IP và Modbus RTU.
Hai chuẩn truyền thông công nghiệp được sử dụng phổ biến hiện nay với hai khung truyền gói tin khác nhau:
1.1. Modbus RTU.
- Gói tin của Modbus RTU được mã hóa theo hệ nhị phân.
- Modbus RTU là giao thức lý tưởng đối với RS232 hoặc RS485.
- Tốc độ truyền và khoảng cách truyền theo chuẩn RS232 và RS485.
- Tốc độ Baud từ 1200 – 115200 bps. Tốc độ phổ biến nhất là 9600 hoặc 19200 baud.
- Modbus RTU là protocol công nghiệp phổ biến nhất.
- Hoạt động dựa trên mô hình chủ – tớ Master – Slave. Master sẽ quyết định các yêu cầu đọc ghi cho Slave.
1.2. Modbus TCP.
- Giao thức Modbus phát triển dựa trên nền tảng của Industrial Ethernet.
- Các kết nối thay thế master – Slave bằng Client – Server. Khi áp dụng mô hình Client – Server thì Client sẽ gửi lệnh đọc hoặc ghi tới Server.
- Dữ liệu Modbus được tóm lược đơn giản trong một gói tin TCP/IP.
- Khả năng tương thích với nhiều hệ điều hành và phần cứng.
- Khả năng mở rộng cao, TCP/IP như là một mô hình có để định tuyến, thông qua địa chỉ IP để xác định đường dẫn hiệu quả.
2. Giao thức Modbus TCP/IP.
2.1. Mô hình kết nối.
Mô hình kết nối giữa PLC và thiết bị đầu cuối bằng chuẩn Modbus TCP/IP và giao tiếp với nhau bằng mô hình Server và Client.
2.2. Các function và thanh ghi.
2.2.1. Thanh ghi.
| Địa chỉ | Kích thước | Mô tả |
| 0xxxx | 1bit | Đọc viết ngõ đầu ra số. |
| 1xxxx | 1bit | Đọc ngõ vào số |
| 3xxxx | 16bit | Đọc thanh ghi đầu vào |
| 4xxxx | 16bit | Đọc và viết thanh ghi. |
2.2.2. Mã hàm được sử dụng trong PLC (Funtion Code).
| MODE | MB_DATA_ADDR | MB_DATA_LEN | Modbus function | Function and data type |
| 0 | 1 to 9,999 | 1 to 2,000 | 01 | Read 1 to 2,000 output bits on the remote address 0 to 9,998 |
| 0 | 10,001 to 19,999 | 1 to 2,000 | 02 | Read 1 to 2,000 input bits on the remote address 0 to 9,998 |
| 0 | · 40,001 to 49,999
· 400,001 to 465,535 |
1 to 125 | 03 | · Read 1 to 125 holding registers on the remote address 0 to 9,998
· Read 1 to 125 holding registers on the remote address 0 to 65,534 |
| 0 | 30,001 to 39,999 | 1 to 125 | 04 | Read 1 to 125 input words on the remote address 0 to 9,998 |
| 1 | 1 to 9,999 | 1 | 05 | Write 1 output bit on the remote address 0 to 9,998 |
| 1 | · 40,001 to 49,999
· 400,001 to 465,535 |
1 | 06 | · Write 1 holding register on the remote address 0 to 9,998
· Write 1 holding register on the remote address 0 to 65,534 |
| 1 | 1 to 9,999 | 2 to 1,968 | 15 | Write 2 to 1,968 output bits on the remote address 0 to 9,998 |
| 1 | · 40,001 to 49,999
· 400,001 to 465,535 |
2 to 123 | 16 | · Write 2 to 123 holding registers on the remote address 0 to 9,998
· Write 2 to 123 holding registers on the remote address 0 to 65,534 |
| 2 | 1 to 9,999 | 1 to 1,968 | 15 | Write 1 to 1,968 output bits on the remote address 0 to 9,998 |
| 2 | · 40,001 to 49,999
· 400,001 to 465,535 |
1 to 123 | 16 | · Write 1 to 123 holding registers on the remote address 0 to 9,998
· Write 1 to 123 holding registers on the remote address 0 to 65,534 |
| 11 | The MB_DATA_ADDR and MB_DATA_LEN parameters are not evaluated when this function is executed. | 11 | Read status word and event counter of the server:
· The status word reflects the the processing status (0 – not processing, 0xFFFF – processing). · The event counter is incremented when the Modbus request was executed successfully. If an error occurred during execution of a Modbus function, a message is sent by the server, but the event counter is not incremented. |
|
| 80 | – | 1 | 08 | Check the server status with the diagnostic code 0x0000 (return loop test – the server sends the request back):
· 1 WORD per call |
| 81 | – | 1 | 08 | Reset the event counter of the server with the diagnostic code 0x000A:
· 1 WORD per call |
| 101 | 0 to 65,535 | 1 to 2,000 | 01 | Read 1 to 2,000 output bits on the remote address 0 to 65,535 |
| 102 | 0 to 65,535 | 1 to 2,000 | 02 | Read 1 to 2,000 input bits on the remote address 0 to 65,535 |
| 103 | 0 to 65,535 | 1 to 125 | 03 | Read 1 to 125 holding registers on the remote address 0 to 65,535 |
| 104 | 0 to 65,535 | 1 to 125 | 04 | Read 1 to 125 input words on the remote address 0 to 65,535 |
| 105 | 0 to 65,535 | 1 | 05 | Write 1 output bit on the remote address 0 to 65,535 |
| 106 | 0 to 65,535 | 1 | 06 | Write 1 holding register on the remote address 0 to 65,535 |
| 115 | 0 to 65,535 | 1 to 1,968 | 15 | Write 1 to 1,968 output bits on the remote address 0 to 65,535 |
| 116 | 0 to 65,535 | 1 to 123 | 16 | Write 1 to 123 holding registers on the remote address 0 to 65,535 |
2.3. Frame truyền của chuẩn truyền thông.
- Cấu trúc định dạng kiểu truyền dữ liệu Modbus TCP/IP.
Ví dụ 1: Ghi giá trị từ Client lên Server dữ liệu cho phép gửi 6 thanh ghi (MB_DATA_LEN), thanh ghi bắt đầu 40001, tổng dữ liệu request (MB_DATA_PTR) là 12 thanh ghi.
Frame Client gửi lên Server:
36 28 00 00 00 13 63 10 9C 41 00 06 0C 00 01 00 02 00 03 00 00 00 00 00 00
Trong đó:
- 36 27: mã định danh giao thức Transaction ID.
- 00 00: mã xác định giao thức Protocol ID.
- 00 06: độ dài tin nhắn.
- 63 : địa chỉ ID thiết bị ( ID là 99).
- 10 : Funtion 16 mode 116.
- 9C 41: Địa chỉ thanh ghi bắt đầu (40001) ở mục MB_DATA_ADDR.
- 00 06: Số lượng thanh ghi được phép ghi (MB_DATA_LEN).
- 0C : Độ dài dữ liệu gửi ( 6 thanh ghi, mỗi thanh ghi 2 byte, tổng độ dài gửi là 12 byte).
- 00 01 00 02 00 03 00 00 00 00 00 00: dữ liệu.
Frame phản hồi từ Server:
36 27 00 00 00 06 63 10 9C 41 00 06
Trong đó:
- 36 27: mã định danh giao thức Transaction ID.
- 00 00: mã xác định giao thức Protocol ID.
- 00 06: độ dài tin nhắn.
- 63 : địa chỉ ID thiết bị (ID là 99).
- 10 : Funtion 16 mode 116.
- 9C 41: Địa chỉ thanh ghi bắt đầu (40001) ở mục MB_DATA_ADDR.
- 00 06: Số lượng thanh ghi được phép ghi (MB_DATA_LEN).
Ví dụ 2: Client đọc giá trị từ Server với 5 thanh ghi, thanh ghi bắt đầu là 40000.
Frame Client gửi lên Server:
01 A5 00 00 00 0D 63 03 9C 40 00 05
Trong đó:
- 01 A5: mã định danh giao thức Transaction ID.
- 00 00: mã xác định giao thức Protocol ID.
- 00 0D: độ dài tin nhắn.
- 63 : địa chỉ ID thiết bị (ID là 99).
- 03 : Funtion 3 mode 103.
- 9C 40: Địa chỉ thanh ghi bắt đầu (40000) ở mục MB_DATA_ADDR.
- 00 05: Số lượng thanh ghi được phép ghi (MB_DATA_LEN).
Frame Server phản hồi:
01 A6 00 00 00 06 63 03 0A 00 0C 00 7B 00 02 00 02 00 22
Trong đó:
- 01 A6: mã định danh giao thức Transaction ID.
- 00 00: mã xác định giao thức Protocol ID.
- 00 0D: độ dài tin nhắn.
- 63 : địa chỉ ID thiết bị (ID là 99).
- 03 : Funtion 3 mode 103.
- 0A : Độ dài dữ liệu ( 5 thanh ghi, mỗi thanh ghi 2 byte, tổng là 10 byte).
- 00 0C 00 7B 00 02 00 02 00 22: dữ liệu Server phản hồi.
- Các lệnh được sử dụng truyền thông trong PLC.
2.4 Cấu hình PLC S7-1200 trong TIA Portal
3. Kết luận
Ở trên là bài chia sẻ về chi tiết của giao thức modbus TCP/IP của PLC S7-1200, hi vọng bài viết sẽ mang lại kiến thức cho những ai chưa rõ về giao thức này, hoặc có thể tự thực hành để nắm rõ hơn về nó. Biết đâu sau này bạn có dịp tiếp cận nó thì sẽ dễ dàng hơn sao. Trong bài viết nếu có gì sai sót, hãy báo mình biết để điều chỉnh kịp thời nhé. Chúc bạn may mắn và thành công,
Bài viết về modbus RTU đã từng post trước:
TÀI LIỆU THAM KHẢO
/cach-mo-ipad-blog-tong-hop-cac-ky-nang-va-kien-thuc-ky-thuat-dien-lanh-2023/
/cach-mo-ipad-blog-tong-hop-cac-ky-nang-va-kien-thuc-ky-thuat-dien-lanh-2023/
Tấn Lĩnh – Thành Trung
ATOMA Technology
2022-07-14
Giao thức Modbus là gì?
Modbus do Modicon phát triển năm 1979. Nay thuộc cty Schneider Electric. Modbus là một giao thức truyền thông với nhiều thiết bị thông qua một cặp dây xoắn đơn. Ban đầu, ngành công nghiệp sử dụng các chuẩn RS232, RS485 để truyền thông. Modbus được sử dụng trên RS485 để đạt tốc độ cao hơn. Khoảng cách truyền xa hơn. Do đó, nó đã nhanh chóng được sử dụng trong ngành tự động hóa. Và công ty này cho ra mắt nó hoàn toàn miễn phí.
Cách Modbus truyền thông
Modbus có mô hình dạng Master – Slave. Mỗi thiết bị trong mạng modbus được cung cấp một địa chỉ duy nhất. Như các thiết bị đo, cảm biến: Cảm biến Pt100, Cảm biến áp suất, cảm biến báo mức sử dụng sóng Radar. Trong frame truyền từ Master đến các Slave có chứa ID định danh của thiết bị Slave.
Modbus TCP truyền thông trên nền Ethernet. Thông tin từ Slave truyền về PLC, hệ thống SCADA quản lý tập trung.
Ví dụ trong thực tế: Một nhà máy có nhiều thiết bị máy móc công nghiệp, các bồn chứa nguyên vật liệu, lò hơi. Cần các cảm biến đo – báo mức, cảm biến nhiệt độ,…để giám sát. Vậy câu hỏi đặt ra là cần giải pháp gì để vừa cấp nguồn nuôi thiết bị đo lường, vừa giám sát tập trung hàng trăm ngàn thiết bị đó ?
Giải pháp: Sử dụng truyền thông Modbus mô hình Master – Slave.
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. Thực tế rất tiết kiệm chi phí, giám sát theo thời gian thực, dễ thi công và quản lý.
Có mấy loại truyền thông Mobus hiện nay:
có 3 loại Modbus phổ biến hiện nay:
- Modbus ASCII
Mọi thông điệp truyền thông trong mạng giữa Master và Slave được mã hóa bằng Hexadeci-mal. Theo ASCII 4 bit. Để truyền 1 byte thông tin có ích, nó cần đến 2 byte để truyền.
Ưu điểm có thể kể đến là thiết bị nhận sẽ hạn chế nhận thông tin sai lệch. Nhược điểm là tốn tài nguyên truyền và chậm.
- Modbus RTU
Xem thêm: Khái niệm, cấu trúc, phương thức truyền thông Modbus RTU.
Thông tin được mã hóa theo hệ nhị phân. Truyền 1 byte truyền thông cho mỗi 1 byte thông tin. Đây là thiết bị lí tưởng đối với RS 232 hay mạng RS485 đa điểm, tốc độ từ 1200 đến 115 baud. Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud. Có thể nói Modbus RTU hiện đang là giao thức truyền thông phổ biến nhất trong ngành tự động hiện nay.
- Modbus TCP/IP
Đơn giản là Modbus RTU truyền thông qua Ethernet trên nền sử dụng IP cho mỗi thiết bị Slave. Với Modbus TCP/IP, dữ liệu Modbus được đóng gói trong 1 gói tin TCP/IP. Do đó, bất cứ mạng Ethernet đều có thể hỗ trợ truyền thông Modbus TCP/IP. Hiện tại, ngành công nghiệp tự động đã và đang ứng dụng giao thức này rất nhiều. Bởi xu hướng Internet of Thing đang phát triển rất mạnh và rất có lợi khi ứng dụng nó. Nhất là trong ngành tự động có rất nhiều thiết bị đo lường.
Modbus TCP/IP là gì
Modbus-TCP/IP là giao thức Modbus được sử dụng trên đường truyền Ethernet, sử dụng mô hình TCP/IP để truyền thông.
Modbus-TCP là 1 mạng Ethernet công nghiệp mở được nhận diện bởi Modbus-IDA User Organization
Phương thức truyền thông Modbus TCP/IP
Cũng như các loại modbus khác, Modbus TCP/IP cũng sử dụng mô hình Master-Slave để truyền thông. Tuy nhiên, được triển khai trên nền Ethernet, sử dụng bộ giao thức TCP trên nền IP.
Modbus TCP làm cho định nghĩa Master-Slave truyền thống thay đổi. Vì Ethernet cho phép giao tiếp ngang hàng. Trong mạng TCP, các Slave có thể chủ động truyền thông tin về các thiết bị quản lý trung tâm – Master. Sử dụng địa chỉ IP trên các Master để quản lý tập trung từ phần mềm.
Modbus TCP/IP được sử dụng trên các mạng TCP/ IP hiện đại, có 2 loại triển khai Modbus TCP:
- Modbus RTU qua TCP, đơn giản chỉ là sử dụng TCP làm lớp vận chuyển cho các thông điệp RTU.
- Modbus TCP bình thường và có một số thay đổi trong định dạng tin nhắn.
Vì được truyền trên nền TCP/IP nên tốc độ truyền của Modbus TCP/IP cao, đáp ứng realtime. Cao hơn hẳn Modbus RTU.
Có thể kết hợp modbus TCP/IP với modbus RTU. Được gọi là Hybird Modbus. Như hình dưới.
Modbus RTU sử dụng RS485, RS232. Modbus TCP sử dụng trên nền Ethernet. Nên muốn kết hợp được 2 loại modbus này cần tìm một thiết bị có hỗ trợ 2 cổng kết nối này. Điều này bạn sẽ rất có lợi khi mở rộng quy mô sản xuất, số lượng thiết bị.
1.1. Modbus là gì
Modbus là một giao thức truyền thông mở được phát triển bởi Modicon (giờ là một phần của Schneider Electric) để kết nối truyền thông các thiết bị với nhau, kết nối với bộ điều khiển. Ban đầu Modbus sử dụng kết nối RS232 nhưng sau đó sử dụng trên cả RS485 và RS422 để đạt chất lượng tốt hơn, tốc độ cao hơn và khoảng cách truyền xa hơn. Trong kết nối Modbus có Master/Slave (Cũng có thể hiểu Server/Client). Một thiết bị Master kết nối được với một hoặc nhiều thiết bị Client. Thường thì thiết bị PLC (Bộ điều khiển khả trình) là Master còn thiết bị trường là Client. Khi một thiết bị Master (PLC) muốn có thông tin từ thiết bị Client thì Master sẽ phát đi một thông điệp yêu cầu đến mọi thiết bị Client, nhưng chỉ có một thiết bị Client được yêu cầu sẽ phản hồi lại. Modbus được sử dụng rộng rãi trong truyền thông công nghiệp, một mạng truyền thông Modbus điển hình được thể hiện trong hình dưới.
Hình 1: Mạng truyền thông Modbus điển hình
Modbus là giao thức tin nhắn ở lớp ứng dụng (lớp 7) trong mô hình OSI. Nó có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị trường như sensor và motor với các bộ điều khiển, máy tính để thu thập, đo lường, giám sát các thông số trạng thái thiết bị và điều khiển các thiết bị đó. Modbus sử dụng để kết nối các thiết bị trường với PLC, PLC với SCADA, giữa các các bộ điều khiển với nhau. Modbus Gateway được sử dụng như bộ chuyển đổi, chuyển tiếp dữ liệu truyền thông.
Modbus là giao thức truyền thông tin nhắn hỏi/trả lời: Mỗi thiết bị được gắn một địa chỉ duy nhất. Mỗi lần yêu cầu hỏi, tất cả các thiết bị có kết nối truyền thông đến đều nhận được yêu cầu nhưng chỉ có duy nhất thiết bị có địa chỉ như trong yêu cầu sẽ phản hồi đáp ứng trả lời.
Hình 2: Yêu cầu và phản hồi thông điệp Modbus
Trong công nghiệp, giao thức Modbus thường được sử dụng các chuẩn sau: Modbus ASCII, Modbus RTU, Modbus TCP/IP, Modbus TCP/IP Security. Modbus ASCII và Modbus RTU thường được sử dụng ở hiện trường (Fieldbus) với kết nối truyền thông nối tiếp. Modbus TCP/IP sử dụng ở mọi nơi trong mạng truyền thông công nghiệp với kết nối TCP/IP. Modbus TCP/IP Security sử dụng để đảm bảo an toàn thông tin.
Truyền thông Modbus, với truyền thông nối tiếp có 3 lớp (Vật lý, liên kết dữ liệu, ứng dụng), với truyền thông TCP/IP có 4 lớp (Vật lý, liên kết dữ liệu, mạng, ứng dụng).
Hình 3: Tương quan giữa Modbus và mô hình OSI
MODBUS là gì?
MODBUS là một chuẩn giao thức truyền thông công nghiệp được phát hành và phát triển bởi MODICON vào năm 1979, và chính thức thuộc về Schneider Electrics vào năm 1996. MODBUS đã nhanh chóng trở thành trở thành tiêu chuẩn truyền thông trong các ngành công nghiệp tự động hóa bởi tính ổn định, dễ dàng, thuận tiện và đặc biệt hơn nữa là MIỄN PHÍ và hiện được duy trì bởi tổ chức “modbus.org”.
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”. “Master” thường là PLC, PC, DCS, RTU hay SCADA. “Slave” thường là các thiết bị cấp hiện trường. Nói một cách dễ hiểu, nó là một phương pháp được sử dụng để truyền thông tin qua đường dây nối tiếp giữa các thiết bị điện tử. 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.
Phân loại chuẩn MODBUS
Hiện nay, MODBUS được biết đến và sử dụng phổ biến trong công nghiệp gồm 3 chuẩn: MODBUS RTU, MODBUS TCP và MODBUS ASCII.
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 giao thức truyền thông lí tưởng đối với RS232 hay RS485, tốc độ từ 1200 đến 115000 baud. Tốc độ phổ biến nhất là từ 9600 đến 19200 baud. MODBUS RTU là giao thức truyền thông công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất, do đó hầu như trong bài viết này sẽ tập trung đề cập đến MODBUS RTU.
Modbus TCP
MODBUS TCP là MODBUS qua Ethernet (RJ45). Với MODBUS TCP, dữ liệu MODBUS được tóm lược đơn giản trong một gói TCP/IP. Nói một cách đơn giản, đây như là một thông điệp của Modbus RTU được truyền bằng trình bao bọc TCP/IP và được gửi qua mạng thay vì các đường nối tiếp. Máy chủ không có SlaveID vì nó sử dụng địa chỉ IP.
Trong đó:
TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức điều khiển đường truyền và IP (Internet Protocol) là giao thức Internet. Các giao thức này được sử dụng cùng nhau và là giao thức truyền tải cho internet. Khi thông tin modbus được gửi bằng các giao thức này, dữ liệu được chuyển tới TCP nơi thông tin bổ sung được đính kèm và cấp cho IP. IP sau đó đặt dữ liệu trong một gói (hoặc gói dữ liệu) và truyền nó.
TCP phải được thiết lập kết nối trước khi truyền dữ liệu, vì nó là giao thức dựa trên kết nối. Master (hoặc Client trong Modbus TCP) thiết lập kết nối với Slave (hoặc Server). Server chờ một kết nối đến từ Client. Sau khi kết nối được thiết lập, Server sẽ phản hồi các truy vấn từ Client cho đến khi Client ngắt kết nối.
Modbus ASCII
Mọi thông điệp được mã hóa bằng hexadecimal, 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. Tuy nhiên, MODBUS ASCII chậm nhất trong số 3 loại giao thức, nhưng lại phù hợp với modem điện thoại hay kết nối sử dụng sóng radio bởi ASCII sử dụng các tính năng phân định thông điệp. Nhờ tính năng phân định này, mọi rắc rối trong phương tiện truyền dẫn sẽ không làm thiết bị nhận dịch sai thông tin. Điều này rất quan trọng khi đề cập đến các giao thức truyền thông cho các modem cần độ chính xác thông tin cao, điện thoại di động, nhiễu âm thanh hay các phương tiện truyền thông chuyên dụng khác.
Thông số kỹ thuật Bộ chuyển đổi modbus RTU sang modbus TCP/IP Seneca R-Key-LT
– Hãng sản xuất : Seneca – Italy
– Model : R-KEY-LT
– Loại : gateway công nghiệp cho các loại Modbus RTU, ASCII, TCP-IP
– Chuyển đổi : Modbus RTU / ASCII ó Modbus TCP/IP hai chiều
– Phương thức truyền qua : RS485/ RS232 max 115K baud rate
– IT Protocols : Modbus RTU / ASCII / TCP / IP
– Kết nối : max 8 client TCP-IP ( server mode )
– Truyển thông : max 10 modbus TCP Servers
– Nhiệt độ làm việc -20…+70oC
– Lắp đặt trên DIN RAIL
– Cài đặt trực tiếp trên mạng LAN nội bộ bằng cách nhập IP mặc định đi kèm của thiết bị
– Cách ly nguồn, đầu vào, đầu ra
– Cổng kết nối : RS232 / RS485 và 1 cổng RJ45
– Nguồn cấp : 24Vddc
– Đèn báo Rx, Tx, Ethernet link
– Vỏ nhựa : ABS
– Kích thước : 32 x 110 x 52mm
Chuyển đổi tín hiệu Modbus RTU sang Modbus TCP/IP
Bộ chuyển đổi modbus RTU sang modbus TCP/IP Model R-KEY-LT là một trong những bộ chuyển đổi được dùng nhiều nhất khi kết nối với PLC. Tất cả các thiết bị có tín hiệu Modbus RTU slave đều vào R-KEY-LT thông qua RS485. Cổng ethernet sẽ được kết nối với mạng LAN thông qua cổng RJ45.
Từ đây tất cả các PLC nằm trong mạng LAN đều có thể kết nối với các thiết bị bên dưới R-KEY-LT một cách dễ dàng. Điều này có nghĩa rằng, nếu bạn có nhiều PLC khác nhau muốn đọc các dữ liệu bên dưới cùng nhau thì chỉ cần kết nối vào hệ thống mạng của nhà máy là có thể đọc các thiết bị đo lường, điều khiển một cách dễ dàng.
Với các cảm biến có tín hiệu ngõ ra Digital hoặc Analog 4-20mA thì chúng ta sẽ kết hợp với bộ chuyển đổi sang modbus để chuyển đổi từ Digital hoặc analog sang modbus. Sau đó các bộ này sẽ kết nối với R-KEY-LT để chuyển đổi thành tín hiệu Modbus RTU. Như vậy, chỉ cần vài thiết bị chúng ta dễ dàng truyền dữ liệu tới PLC qua Ethernet một cách dể dàng.
Chuyển đổi tín hiệu Modbus TCP-IP sang Modbus RTU
R-KEY-LT không chỉ chuyển đổi modbus RTU sang Modbus TCP-IP mà còn có thể làm ngược lại. Việc chuyển đổi modbus TCP-IP sang modbus RTU dễ dàng thực hiện với khi PLC truyền tín hiệu thông qua Ethernet nhưng các thiết bị điều khiển chỉ có thể truyền thông qua modbus RTU.
Các thiết bị master có thể truyền tín hiệu điều khiển xuống các thiết bị điều khiển song song & độc lập nhau khi nhận được yêu cầu từ phòng điều khiển. Điều này có nghĩa rằng bạn có thể điều khiển tại phòng trung tâm hoặc bạn cũng có thể điều khiển từ xa thông qua các màn hình HMI độc lập.
Trường hợp bạn có nhiều server khác nhau, độc lập muốn kết nối với nhiều PLC, màn hình hiển thị và điều khiển. R-key-LT làm tôt nhiệm vụ đa nhiệm khi có thể kết nối 8 client độc lập nhau và truyền xuống Modbus RTU slave.
1. Giới thiệu về mạng truyền thông Modbus
- MODBUS do Modicon (hiện nay thuộc Schneider Electric) phát triển năm 1979, là một phương tiện truyền thông với nhiều thiết bị thông qua một cặp dây xoắn đơn.
- MODBUS là một hệ thống Master – Slave, “Master” được kết nối với một hay nhiều “Slave”. “Master” thường là một PLC, PC, DCS, hay RTU. “Slave” MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường.
- Hiện nay, có 03 chuẩn modbus đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp và tự động hóa là: Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP.
Vậy MosBus TCP là gì, cách truyền nhận dữ liệu ra sao mời các bạn cùng tim hiểu.
2. Modbus TCP
- Modbus-TCP/IP là giao thức Modbus được sử dụng trên đường truyền Ethernet, sử dụng mô hình TCP/IP để truyền thông.
- Modbus-TCP là 1 mạng Ethernet công nghiệp mở được nhận diện bởi Modbus-IDA User Organization.
- Cũng như các loại modbus khác, Modbus TCP/IP cũng sử dụng mô hình Master-Slave để truyền thông. Tuy nhiên, được triển khai trên nền Ethernet, sử dụng bộ giao thức TCP trên nền IP.
- Định dạng gói tin của Modbus TCP được thể hiện như sau:
| Transation ID | Protocol ID | Length | Unit ID | Function Code | Data |
- Bảng mã chức năng
- Địa chỉ modbus
| Địa chỉ modbus | Kiểu thực thi | Định dạng thanh ghi vùng nhớ |
| 00001 – 09999 | Đọc hoặc ghi | Bit ngõ ra (Q) |
| 10001 – 19999 | Chỉ đọc | Bit ngõ vào (I) |
| 30001 – 39999 | Chỉ đọc | Đọc Word ngõ vào ( IW) |
| 40001 – 49999 | Đọc hoặc ghi | Thanh ghi Holding (Register) |
3. Thiết kế mạng truyền thông modbus TCP trên tiaportal
- Bước 1: Thêm hai CPU S7 vào dự án
Hình 1. Kết nối 2 CPU trong Tiaportal
- Bước 2 : Tạo khối dữ liệu cho PLC client
Hình 2.Khối nhận dữ liệu từ PLC Server
Hình 3.Khối Data Connection
- Bước 3 : Tạo khối dữ liệu PLC Server
Hình 4. Khối truyền dữ liệu cho PLC Client
Hình 5. Khối Data Connection
- Bước 4 : Lập trình PLC Client
Hình 6. Khối hàm MB_Client
Hình 7. Kích hoạt khối hàm MB_Client
- Bước 5 : Lập trình cho PLC server
Hình 8.Khối hàm MB_Server
- Bước 6 : Kiểm tra kết quả
Hình 9. Kết quả truyền nhận dữ liệu
Thông số bộ chuyển đổi ModBUS:
Một vài thông số chung:
- Nguồn cấp: 10…40 Vdc; 19…28 Vac
- Công suất: 1W
- Cách ly chống nhiễu cổng Ethernet tại 1500 Vac.
- Tiêu chuẩn bảo về: IP20.
- Nhiệt độ hoạt động: -20 đến 70 độ C.
- Kích thước: 32 x 110 x 52 mm.
- Trọng lượng: 80g.
- Cách lắp đặt: gắn trên DIN rail hoặc trực tiếp lên tường
Truyền thông – Bộ nhớ:
Cổng Ethernet (ModBUS TCP-IP): 1 cổng RJ45 tốc độ 10/100, có thể kết nối tối đa 8 client TCP-IP và tối đa 10 TCP/IP Servers
Cổng serial nối tiếp (ModBUS RTU): 1 cổng RS232 hoặc RS485 có thể chuyển đổi qua lại. Tốc độ baud rate tối đa 115kbps
Giao thức hỗ trợ: ModBUS TCP-IP, ModBUS RTU, Modbus ASCII
Chuyển từ ModBUS TCP sang RTU: tối đa 8 ModBUS TCP client.
Chuyển từ ModBUS RTU sang TCP: đối đa 10 ModBUS TCP Serer
Bộ vi xử lý:
Sử dụng bộ vi xử lý ARM 32 bit.
Cách cài đặt:
Thiết bị này có các cách cài đặt như sau:
- Cài đặt bằng Web Server: Server HTTP hỗ trợ PHP e CGI, sử dụng phương pháp chứng thực cơ bản (đăng nhập bằng tên login và password).
- Sử dụng DIP switch (RS485, IP) để cài đặt trực tiếp.
- Cài đặt bằng phần mềm của hãng: SENECA Discovery Device (miễn phí).
Về cách cài đặt cụ thể, mình sẽ có một bài viết cụ thể sau, bạn có thể tham khảo thêm tại:
Ứng dụng của bộ chuyển đổi ModBUS R-KEY-LT:
Chuyển đổi từ ModBUS RTU sang ModBUS TCP-IP:
Sơ đồ trên chính là mô hình ứng dụng bộ chuyển đổi ModBUS từ ModBUS RTU sang ModBUS TCP-IP. Theo mô hình này có thể thấy, bạn hoàn toàn có thể kết nối bộ R-KEY-LT vào ModBUS Master thông qua cổng nối tiếp RS485. Đầu còn lại của bộ chuyển đổi ModBUS, bạn kết nối vào hệ thống Server ModBUS TCP-IP thông qua cáp RJ45.
Vậy là xong, rất đơn giản.
Chuyển đổi từ ModBUS TCP-IP sang ModBUS RTU:
Theo sơ đồ trên, bạn có thể thấy là chúng ta hoàn toàn có thể chuyển đổi ngược lại từ ModBUS TCP sang ModBUS RTU. Model R-KEY-LT lúc này sẽ đóng vai trò là 1 gateway để chuyển tín hiệu từ dạng ModBUS TCP-IP về dạng ModBUS RTU. Tín hiệu modBUS RTU sau đó sẽ được đưa về PLC để xử lý tiếp.
Mở rộng tín hiệu ra ngoài Internet:
Mô hình trên chính là kết hợp của việc chuyển đổi giữa ModBUS RTU và ModBUS TCP-IP để đưa tín hiệu này lên Server ModBUS TCP. Sau đó tín hiệu này sẽ được giám sát và điều khiển thông qua một Web server.
Các tiêu chí khi chọn lựa bộ chuyển đổi ModBUS?
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều bộ chuyển đổi ModBUS với nhiều nguồn gốc xuất xứ khác nhau.
Nhưng…
đứng ở tốp đầu vẫn là các hãng đến từ các nước Châu Âu hoặc G7.
Tại sao tôi lại nói vậy?
Đó là vì các nước G7/Châu Âu đều có một nền công nghiệp rất phát triển. Tất cả sản phẩm của họ trước khi xuất ra thị trường đều phải tuân thủ rất nhiều những tiêu chuẩn nghiêm ngặt.
Ngoài yếu tố thương hiêu thì đâu là tiêu chí để chọn một bộ chuyển đổi ModBUS? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu:
Đa dạng cách để cài đặt:
Như ở phần thông số mình đã có giới thiệu, có nhiều cách để cài đặt bộ chuyển đổi này:
- Cài đặt bằng DIP Switch trực tiếp trên thiết bị.
- Cài đặt bằng phần mềm của hãng Seneca cung cấp trên máy tính.
- Hoặc cũng có thể cài đặt bằng web server.
Đối với những bạn đã rành về kỹ thuật, điều này là không quan trọng vì có thể đọc hiểu tài liệu tiếng Anh để cài đặt. Tuy nhiên đối với những bạn kỹ thuật mới vào nghề chẳng hạn, hoặc yếu yếu về ngoại ngữ chẳng hạn thì vẫn có thể bằng cách gạt switch hoặc phần mềm trên máy tính.
Chất lượng và nguồn gốc sản phẩm:
Dĩ nhiên, các sản phẩm có xuất xứ từ Châu Âu và G7 vẫn là lựa chọn hàng đầu cho bạn khi chọn mua. Một thiết bị tốt là một thiết bị đạt được độ bền và độ chính xác cao.
Tuy nhiên vẫn còn một vướng mắc, đó là các sản phẩm từ các hãng này thường có giá cao hơn những hãng khác. Nhưng “tiền nào của nấy” các bạn à, các thiết bị từ Châu Âu/G7 thường có giá khá cao so với mặt bằng chung. Và nó nằm ở một phân khúc khác so với các thương hiệu từ Châu Á hoặc Trung Quốc.
Mua bộ chuyển đổi ModBUS ở đâu?
Ngoài thiết bị này ra, bên mình còn cung cấp các sản phẩm về truyền thông ModBUS như: Bộ chuyển đổi ModBUS ra internet, bộ chuyển đổi 4-20mA ra Modbus 4 kênh Z-4AI, bộ chuyển đổi 4-20mA ra Modbus 8 kênh Z-8AI, bộ chuyển đổi Loadcell ra ModBUS Z-SG.
Để lựa chọn sản phẩm tốt, chính hãng với giá ưu đãi, hãy liên hệ với mình theo thông tin liên hệ bên dưới.
Bài viết khác bạn có thể quan tâm:
Re: Unknown
- Notice Type:
- DMCA
-
Copyright claim 1
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘Arduino là một bo mạch vi điều khiển do một nhóm giáo sư và sinh viên nước Ý thiết kế’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- giaiphap.mctt.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
-
Copyright claim 2
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘Step Motor (Stepper Motor, Stepping Motor) đều là những từ khóa chỉ về động cơ bước’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- giaiphap.mctt.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
-
Copyright claim 3
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘Chúng ta thường gặp các chỉ số chuẩn IP như’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- giaiphap.mctt.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
-
Copyright claim 4
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘Rockwell Automation đã mua Allen-Bradley vào tháng 2 năm 1985’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- giaiphap.mctt.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
-
Copyright claim 5
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘MODBUS là một chuẩn giao thức truyền thông công nghiệp được phát hành và phát triển bởi MODICON vào năm 1979’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- giaiphap.mctt.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
-
Copyright claim 6
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘VFD là từ viết tắt của “Variable Frequency Drive”, thường được gọi là biến tần’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- giaiphap.mctt.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
-
Copyright claim 7
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘Tự động hóa công nghiệp (Automation Industry) là một tập hợp các công nghệ sử dụng các hệ thống và thiết bị điều khiển’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- giaiphap.mctt.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
-
Copyright claim 8
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘Ngày nay, xu hướng hiện đại hóa tràn ngập trên thế giới nói chung và việt nam nói riêng’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- giaiphap.mctt.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
-
Copyright claim 9
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘Với sự cải tiến của khoa học & kỹ thuật, những công nghệ tân tiến được ra đời’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- giaiphap.mctt.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
-
Copyright claim 10
Kind of Work: Unspecified
Description Website này đã lấy nội dung trên website của tôi từ dòng ‘Serial port hay cổng nối tiếp là một khái niệm dùng để định nghĩa các cổng hoạt động theo nguyên lý nối tiếp’
Original URLs:
- mesidas.com – 1 URL
Allegedly Infringing URLs:
- 3onedata.com.vn – 1 URL
Click here to request access and see full URLs.
- Jurisdictions
- VN
.
Chúng tôi bắt đầu trang web này bởi vì chúng tôi đam mê các kỹ năng và kiến thức kỹ thuật. Chúng tôi nhận thấy nhu cầu về video chất lượng có thể giúp mọi người tìm hiểu về các chủ đề kỹ thuật. Chúng tôi biết rằng chúng tôi có thể tạo ra sự khác biệt bằng cách tạo ra những video vừa nhiều thông tin vừa hấp dẫn. Chúng tôi ‘ liên tục mở rộng thư viện video của mình và chúng tôi luôn tìm kiếm những cách mới để giúp người xem học hỏi.
