Modbus là gì

Nếu bạn là một kỹ thuật viên, và bạn đang tìm một giao thức dễ sử dụng; một giao thức nối tiếp để thực hiện với các thiết bị của mình. Chắc hẳn bạn đã từng sử dụng qua giao thức Modbus ít nhất một lần rồi đúng không? Nếu chưa từng sử dụng Modbus; bạn có tò mò về nó và những lợi ích mà nó mang lại cho bạn và công ty của bạn. Chúng ta hãy cùng xem Modbus là gì? và làm thế nào bạn có thể hưởng lợi ích từ Modbus. Modbus có giống với các giao thức khác hay không?

Chính xác thì Modbus là gì?

• Modbus là một giao thức truyền thông được phát triển vào năm 1979, bởi Modicon ( nay là Schneider Electric); và đang được tổ chức Modbus duy trì. Về mặt công nghệ, nó là một giao thức truyền thông nối tiếp.
• Nói cách khác, Modbus là một cách để các thiết bị công nghiệp điện tử giao tiếp với nhau. Nó cho phép thông tin được truyền qua các đường nối tiếp giữa các thiết bị điện tử. Các thiết bị có thể yêu cầu thông tin, cũng như cung cấp nó.
• Các thiết bị yêu cầu thông tin sử dụng Modbus được gọi là Modbus Master; các thiết bị cung cấp thông tin Modbus được gọi là Modbus Slaves. Cần lưu ý rằng, có thể có 1 Master trên mỗi mạng Modbus, nhưng có 247 Slaves. Mỗi Slave có một địa chỉ duy nhất của riêng chúng.

 

Mặc dù đã có từ hơn 40 năm, nhưng Modbus vẫn là một trong những giao thức được sử dụng phổ biến nhất. Chính sự đơn giản và độ tin cậy cao, hơn hết là nó Free; nên đã khiến Modbus trở thành một giao thức được lựa chọn cho nhiều nhà cung cấp phần cứng và phần mềm tự động hóa.

Modbus được sử dụng như thế nào?

Giao thức Modbus trao đổi thông tin bằng cách sử dụng cơ chế trả lời yêu cầu của chủ máy khách và máy chủ. Nguyên tắc chủ-nô là một mô hình cho giao thức truyền thông; trong đó một thiết bị (chủ) điều khiển một hoặc nhiều thiết bị khác (nô lệ). Trong một mạng Modbus tiêu chuẩn có 1 chủ và tối đa 31 nô lệ.

Nguyên tắc chủ-nô có những đặc điểm sau:

• Mỗi lần chỉ có 1 chủ được kết nối mạng.
• Chỉ có chủ mới có thể bắt đầu giao tiếp và gửi yêu cầu cho các nô lệ.
• Modbus có thể giải quyết từng nô lệ, bằng cách sử dụng địa chỉ cụ thể của nó; hoặc tất cả các nô lệ đồng thời sử dụng địa chỉ 0.
• Nô lệ chỉ có thể được gửi câu trả lời cho chủ.
• Các nô lệ không thể bắt đầu giao tiếp với chủ hoặc với các nô lệ khác.

Chế độ giao tiếp Master- Slave

Modbus trao đổi thông tin bằng 2 chế độ giao tiếp là unicast và chế độ phát sóng.

• Chế độ Unicast: chủ xử lý một nô lệ bằng cách sử dụng địa chỉ cụ thể của nó và nô lệ xử lý yêu cầu để trả lời cho chủ.

1. yêu cầu. 2. quá trình. 3. trả lời

• Chế độ phát sóng: chủ sẽ giải quyết các nô lệ bằng các địa chỉ 0. Loại trao đổi này được gọi là phát sóng. Các nô lệ sẽ không trả lời tin nhắn quảng bá này. 

Modbus có giống với giao thức RS-485?

Có nhiều phiên bản khác nhau của Modbus được sử dụng để giải quyết các nhu cầu cụ thể của một tổ chức. Ví dụ: Modbus TCP được sử dụng cho Ethernet, Modbus RTU và Modbus ASCII cho các dòng nối tiếp. Hình thức giao thức Modbus được sử dụng phổ biến nhất RTU trên RS-485.

• Modbus RTU là một giao thức nối tiếp đơn giản có thể truyền qua công nghệ UART truyền thống. Dữ liệu được truyền theo byte 8 bit, mỗi lần 1 bit với tốc độ baud dao động từ 1200bit/s – 115200 bit/s. Các thiết bị Modbus RTU chỉ hỗ trợ tốc độ lên tới 38400 bit/s.
• Một trong những lý do mà giao tiếp RS485 được sử dụng trong cài đặt công nghiệp; đó là khả năng phục vụ một số thiết bị, nó dễ sử dụng hơn các loại giao thức khác.
• Modbus RTU cần ít bộ nhớ hơn và có thể điều chỉnh kích thước cần thiết trên bộ xử lý CPU.

Modbus TCP là gì?

• Modbus TCP làm cho định nghĩa chủ-nô bị hoán đổi vị trí, vì Ethernet cho phép giao tiếp ngang hàng. Trong mạng TCP, nô lệ trở thành máy chủ và chủ trở thành máy khách. Có thể có nhiều hơn một khách hàng lấy dữ liệu từ một máy chủ. 
• Nó 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.

Do Modbus sử dụng mạng Ethernet; nên tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhiều so với RTU sử dụng các liên kết nối tiếp. Hạn chế là ngăn xếp TCP/ IP khó hỗ trợ hơn một số thiết bị hiện trường; nơi Modbus RTU sẽ hoạt động tốt.

Modbus ASCII là gì?

Modbus ASCII hoạt động tương tự Modbus RTU, nhưng nó sử dụng mã hóa dữ liệu dựa trên văn bản. Điều này làm cho các yêu cầu và phản hồi có thể đọc được. Đây là lợi ích chính so với RTU. Tuy nhiên, nó lại kém hiệu quả hơn, vì tin nhắn dài gấp đôi. Do đó, Modbus ASCII chỉ được sử dụng để thực nghiệm và hiếm khi được sản xuất.

Hạn chế của Modbus RTU và ASCII

Mặc dù hai giao thức này đều có yêu cầu thấp và đơn giản khi sử dụng; nhưng chúng cũng có một số nhược điểm:

• Không thể nào có nhiều chủ trên cùng một mạng hoặc có thể giao tiếp hai chiều. Điều này là do không có cơ chế kiểm soát truy cập phương tiện và do tránh va chạm.
• Khó khăn trong việc hỗ trợ nhiều nô lệ với các liên kết nối tiếp như RS-485. Trên thực tế, chỉ có thể sử dụng nhiều hơn một vài chục thiết bị; bằng cách xây dựng một hệ thống phân cấp phức tạp.
• Băng thông của các liên kết nối tiếp được giới hạn ở 115200 baud. Điều này thấp hơn so với tiêu chuẩn hiện đại; nhưng vẫn hoạt động cho nhiều ứng dụng.

Lợi ích của Modbus trong công nghiệp

• Khi Modbus được tạo, nó được phát hành ra công chúng, biến nó thành một giao thức mở. Điều này có nghĩa là các công ty và nhà phát triển được phép triển khai nó trong mạng của họ. Cũng như được tích hợp vào các thiết bị của họ; mà không phải trả tiền bản quyền.
• Modbus trở thành cách được sử dụng phổ biến nhất cho các thiết bị công nghiệp điện tử được kết nối. Bất kể ngành công nghiệp, tổ chất mà bạn tham gia; Modbus có thể được sử dụng để giúp tự động hóa giao tiếp mạng.
• Nếu công ty của bạn có nhu cầu thực sự về thu thập và truyền dữ liệu đến máy tính chính; hoặc nếu họ chủ động sử dụng hệ thống kiểm soát và thu thập dữ liệu giám sát. Do đó, Modbus chắc chắn là một giao thức nối tiếp đáng để bạn khám phá.
• Tổ chức của bạn có thể hưởng lợi từ Modbus, vì nó cho phép liên lạc nhanh chóng và hiệu quả giữa các thiết bị trong mạng.
• Modbus có thể kết nối một hệ thống giám sát với các đơn vị thiết bị đầu cuối từ xa; trong một hệ thống kiểm soát và thu thập dữ liệu giám sát.

Những câu hỏi thường gặp về Modbus?

• Tôi có thể đặt 2 cổng trên cùng một mạng Modbus không?

Bạn không thể có nhiều Master trên mạng Modbus RTU ( RS-485). Do đó, nếu cổng được định cấu hình là Master, bạn chỉ có thể có 1 cổng. Bạn không thể sử dụng nhiều cổng để đọc thêm điểm từ cùng một thiết bị nô lệ Modbus.

Nếu bạn đang sử các thiết bị RS232, bạn chỉ có thể có 2 thiết bị, bất kể chúng được cấu hình như thế nào?

• Tôi có thể có bao nhiêu thiết bị trên mạng Modbus?

Bạn có thể giải quyết hơn 250 thiết bị, tuy nhiên Modbus RS485 không có khả năng xử lý nhiều thiết bị đó. Giao thức Modbus chỉ giới hạn ở 32 thiết bị và hầu hết các bộ RS485 sẽ tích hợp với điều này. Chỉ khi nào tất cả các thiết bị trên mạng có bộ thu phát với tải thấp, bạn mới có thể có hơn 32 thiết bị.

Kết luận :

Modbus RTU sử dụng RS485 hoặc RS232. Modbus TCP sử dụng Ethernet. Nếu bạn muốn tìm kiếm một cổng cho giải pháp điều khiển, bạn cần phải chọn mô hình phù hợp với giao diện điện của thiết bị mà bạn muốn kết nối. Nếu bạn đang chọn thiết bị I/O của giải pháp điều khiển hãy chọn một thiết bị phù hợp với mạng của bạn. 

Với một vài thông tin về Modbus là gì? Tôi hy vọng rằng, các bạn đã có thể hiểu phần nào về Modbus, cũng như những lợi ích mà nó sẽ mang lại cho công việc của bạn rồi nhé! Cảm ơn các bạn đã xem bài viết.

Bài viết tham khảo : Sự khác nhau Modbus RS485 và RS232

Công ty TNHH Kỹ Thuật Tự Động Hưng Phát chúng tôi là đại diện bán hàng của hãng Seneca – Italy tại thị trường Việt Nam. Quý khách có nhu cầu hoặc muốn tư vấn thiết bị hãy liên hệ trực tiếp với chúng tôi để được phục vụ.

Hỗ trợ kỹ thuật và báo giá thiết bị :

Nguyễn Long Hội

Mobi: 0939.266.845 (Zalo)

Email: hoi.nguyen@huphaco.vn

Web: cambiendoapsuat.vn