Khái niệm cơ bản về giao thức Modbus

Vậy, giao thức Modbus là gì? Hôm nay Hoa Sen Vàng tổng hợp nguồn bài viết trên các diễn dàn tự động hóa và điện tử để giới thiệu với quý khách được biết đến MODBUS: Modbus là một phương pháp truyền thông nối tiếp được sử dụng để truyền thông tin qua đường nối của các thiết bị điện tử . Các thiết bị cung cấp thông tin gọi là Slave và các thiết bị nhân thông tin gọi là Master , trong mạng Modbus tiêu chuẩn có 1 Master và nhiều nhất 247 Slave với một Slave là một địa chỉ ( Adress ) tương ứng với một thiết bị đo lường nào đó . Master có thể đọc dữ liệu từ Slave và cũng có thể truyền dữ liệu xuống Slave .

Năm 1979 , Modbus được phát triển bởi Modicon ( nay thuộc về schneider ) để đồng bộ với bộ điều khiển PLC tại thời điểm lúc đó. MODBUS là một phương tiện truyền thông với nhiều thiết bị thông qua một cặp dây xoắn đơn. Ban đầu, nó hoạt động trên RS232, nhưng sau đó nó sử dụng cho cả RS485 để đạt tốc độ cao hơn, khoảng cách dài hơn, và mạng đa điểm (multi-drop). MODBUS đã nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn thông dụng trong ngành tự động hóa, và Modicon đã cho ra mắt công chúng như một protocol miễn phí.

MODBUS là một hệ thống “bà chủ - đày tớ”, “chủ” được kết nối với một hay nhiều “đày tớ”. “bà chủ” thường là một PLC, PC, DCS, hay RTU. “đày tớ” MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường, tất cả được kết nối với mạng trong cấu hình multi-drop. Khi một chủ MODBUS RTU muốn có thông tin từ thiết bị, chủ sẽ gửi một thông điệp về dữ liệu cần, tóm tắt dò lỗi tới địa chỉ thiết bị. Mọi thiết bị khác trên mạng sẽ nhận thông điệp này nhưng chỉ có thiết bị nào được chỉ định mới có phản ứng. Các thiết bị trên mạng MODBUS không thể tạo ra kết nối; chúng chỉ có thể phản ứng. Nói cách khác, chúng “lên tiếng” chỉ khi được “chỉ định”.



Một số nhà sản xuất đang phát triển các thiết bị lai ghép hoạt động như các tớ MODBUS, tuy nhiên chúng cũng có “khả năng viết”, do đó làm cho chúng trở thành các thiết bị chủ ảo. (bà chủ) Master Modbus là thiết bị nào ? Master Modbbus là các thiết bị có khả năng đọc được dữ liệu từ các thiết bị Slave . Các Master chính là PLC , PC , DCS …Khi cần một một thông tin Master gửi một thông điệp xuống tất cả các slave nhưng chỉ có một slave nhận được thông tin . (đày tớ) Slave Modbus là thiết bị nào ? Slave là các thiết bị đo lường hoặc các thiết bị điều chấp hành như : cảm biến nhiệt độ , cảm biến áp suất , van điều khiển , thiết bị đo công suất điện năng …Khi được Master gọi thì các Slave truyền thông tin tới Master.

Modbus sử dụng phổ biến trong thiết bị đo lường nào? Hiện nay Công ty Hoa sen vàng triển khai kinh doanh thiết bị Modbus trong thiết bị đo lường - cân điện tử công nghiệp với MODBUS serial protocol cho các loại đầu cân hệ thống.

Bộ lặp đa quy mô (MASTER)
chức năng cho phép lặp lại tối đa 32 thang đo độc lập, với khả năng quản lý các chức năng của chúng hoặc hiển thị và in tổng trọng lượng của tất cả các thang đo.

Repeater trọng lượng UNIVERSAL
Hàm cho phép lặp lại trọng số của bất kỳ tỷ lệ nào, thông qua cấu hình của chuỗi đầu vào.

Các chuẩn modbus nào đang được sử dụng phổ biến? Hiện nay, có 03 chuẩn modbus đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp - tự động hóa là: Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP

Vậy, 03 chuẩn này có gì giống và khác nhau?

Tất cả thông điệp được gửi dưới cùng một format. Sự khác nhau duy nhất giữa 3 loại MODBUS là cách thức thông điệp được mã hóa. Cụ thể:

• Modbus ASCII: Mọi thông điệp 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. Tuy nhiên, MODBUS ASC II chậm nhất trong số 3 loại protocol, nhưng lại thích hợp khi modem điện thoại hay kết nối sử dụng sóng radio do ASC II sử dụng các tính năng phân định thông điệp. Do 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 quan trọng khi đề cập đến các modem chậm, điện thoại di động, kết nối ồn hay các phương tiện truyền thông khó tính khác.
• 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 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. MODBUS RTU là protocol công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất, do đó hầu như trong bài viết này chỉ tập trung đề cập đến cơ sở và ứng dụng của nó. Thông tin chi tiết về giao thức Modbus RTU có thể xem thêm tại đây.
• Modbus TCP: MODBUS/TCP đơn giản là MODBUS qua Ethernet. Thay vì sử dụng thiết bị này cho việc kết nối với các thiết bị tớ, do đó 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.

* Biên dịch: Công ty Hoa sen vàng
* Nguồn:  modbus.org - The Automization News