Hệ thống điều khiển tự động hiện đại có thể làm giảm đáng kể tổng chi phí đầu tư bằng cách sử dụng các thiết bị thông minh để tăng cường hiệu suất hơn nữa và tiết kiệm . Vì hầu hết các thiết bị này thực hiện Modbus , một phương thức đơn giản nhưng rất hiệu quả và giảm chi phí đầu tư ban đầu . Bài viết này , Techway giới thiệu cho các bản MODBUS là gì , phương thức hoạt động của nó ra sao .
Khái niệm cơ bản về MODBUS
Modbus là giao thức do hãng Modicon phát triển. Theo mô hình ISO/OSI thì Modbus thực chất là một chuẩn giao thức và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, vì vậy có thể được thực hiện trên các cơ chế vận chuyển cấp thấp như TCP/IP, MAP (Manufactoring Message Protocol), và ngay cả qua đường truyền nối tiếp RS-232.
Modbus được định nghĩa một tập hợp rộng các dịch vụ phục vụ trao đổi dữ liệu quá trình , dữ liệu điều khiển và chẩn đoán . Tất cả các bộ điều khiển của Modicon đều sử dụng Modbus là ngôn ngữ chung . Modbus mô tả quá trình giao tiếp giữa một bộ điều khiển với các thiết bị khác thông qua cơ chế yêu cầu / đáp ứng .
Vì lý do đơn giản nên Modbus có ảnh hưởng tương đối mạnh đối với các hệ PLC của các nhà sản xuất . Cụ thể , trong mỗi PLC người ta cũng có thể tìm thấy một tập hợp con các dịch vụ đã được đưa ra trong Modbus . Đặc biệt trong các hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát , Modbus hay được sử dụng trên các đường truyền RS-232 ghép nối giữa các thiết bị dữ liệu đầu cuối ( PLC , PC,…) với thiết bị truyền dữ liệu ( Modem ) .
Sử dụng giao thức MODBUS cho điều khiển tự động hóa quá trình
MODBUS là một protocol phổ biến bậc nhất được sử dụng hiện nay cho nhiều mục đích . MODBUS đơn giản , rẻ , phổ biến và dễ sử dụng . Được phát minh từ thế kỉ trước (gần 30 năm trước) , các nhà cung cấp thiết bị đo và thiết bị tự động hóa trong công nghiệp tiếp tục hỗ trợ MODBUS trong các sản phẩm thế hệ mới.
Mặc dù các bộ phân tích , lưu lượng kế , hay PLC đời mới có giao diện kết nối không dây , Ethernet hay fieldbus , MODBUS vẫn là protocol mà các nhà cung cấp lựa chọn cho các thiết bị thế hệ cũ và mới .
Một ưu điểm khác của MODBUS là nó có thể chạy hầu như trên tất cả các phương tiện truyền thông , trong đó có cổng kết nối dây xoắn , không dây , sợi quang , Ethernet , modem điện thoại , điện thoại di động và vi sóng . Có nghĩa là kết nối MODBUS có thể được thiết lập trong nhà máy thế hệ mới hay hiện tại khá dễ dàng .
Thực ra , nâng cao ứng dụng cho MODBUS là cung cấp truyền thông số trong nhà máy đời cũ , sử dụng kết nối dây xoắn hiện nay . MODBUS là một hệ thống chủ – tớ, { chủ } được kết nối với một hay nhiều { tớ } . { Chủ } thường là một PLC, PC, DCS, hay RTU. { Tớ } MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường , tất cả được kết nối với mạng trong cấu hình multi-drop .
Cấu hình mạng giao thức MODBUS
Ba phiên bản MODBUS phổ biến nhất được sử dụng ngày nay là:
– MODBUS ASCII
– MODBUS RTU
– MODBUS/TCP
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.
– Với 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 .
– Với 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 hiện nay .
– Với MODBUS/TCP nó đơn giản chỉ 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 .