Modbus TCP/IP là gì? Khái niệm, cấu trúc một bản tin, cách thức truyền thông của Modbus TCP/IP sẽ được cung cấp trong bài viết này. Giao thức Modbus, Chắc hẳn các bạn cũng đã từng nghe qua. Vậy giao thức modbus là gì? Ứng dụng gì trong cuộc sống nói chung và trong ngành công nghiệp tự động nói riêng. Chúng ta hưởng lợi gì từ Modbus, nó có giống các giao thức truyền thông khác không.
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.
