Tín hiệu Modbus RTU là gì ? Modbus RS485 Modbus RS232
Tín hiệu Modbus RTU là gì ? Modbus RS485 Modbus RS232. Đây là các phượng thức truyền thông mới đang dần hình thành. Phương thức truyền thông bằng modbus đang ngày càng phổ biến bởi tín tiên lợi và dễ sử dụng.
Ngày xưa để truyền tín hiệu của 1 cảm biến thì phải dùng hai dây. Ngày nay truyền tín hiệu của 10 hoặc 20 cảm biến ta cũng cần dùng 2 dây. Điểm khác biệt ở đây là ngày xưa dùng 4-20mA hoặc 0-10v thì ngày nay dùng tín hiệu Modbus RTU Rs485.
Rs232 và Rs485 khá nhau gì ?
Như các bạn biết, RS232 có định nghĩa chuẩn giao diện cơ học ( giắc cắm), ở các máy tính PC đều có cổng truyền thông theo chuẩn RS-232 mà ta hay gọi là cổng COM. Còn RS485, thì ta hay thấy nó được truyền trên 2 dây, và khoảng cách xa hơn nhiều so với RS232. Vậy, sự khác nhau cơ bản giữa hai chuẩn này là gì?
Hình dưới sẽ cho chúng ta cái nhìn cơ bản sự khác nhau về mặt vật lý như: độ dài đường truyền, chế độ truyền thông, mức logic vật lý, dải tốc độ truyền thông,….
Ngoài ra, hai chuẩn này có một sư khác nhau cơ bản là ở phương thức truyền dẫn tín hiệu, hay hiểu nôm na là cách thức hoạt động:
- RS-232 cho phép sử dụng tối thiểu 3 dây: Tx ( truyền), RX ( nhận) và GND ( đất). Trong đó, trạng thái logic của tín hiệu sử dụng mức chênh áp giữa TX và RX so với dây đất GND.
- RS-485 sử dụng chênh lệch điện áp giữa 2 dây A và B để phân biệt logic 0 và 1, chứ không so với đất. Đặc biệt, khi truyền tín hiệu xa, nếu có sụt áp thì đồng thời sụt trên cả 2 dây nên tín hiệu vẫn đảm bảo.
Chính vì vậy mà RS485 cho phép truyền tín hiệu xa hơn và tốc độ truyền cho phép cũng cao hơn RS232.
Thêm nữa, RS485 cho phép liên kết đa điểm, gồm nhiều thiết bị có thể truyền thông trong 1 mạng còn RS232 thì chỉ truyền theo phương thức điểm – điểm, tức là khi hai thiết bị đang trực tiếp kết nối truyền thông với nhau thì không thể có thiết bị thứ 3 cùng tham gia vào trao đổi dữ liệu được.
Tín hiệu Modbus RTU là gì ? Modbus RS485 Modbus RS232
Mục Lục:
- 1 Tín hiệu Modbus RTU là gì ? Modbus RS485 Modbus RS232
- 1.1 Cách chuyển 4-20mA sang Modbus RTU ?
Giao thức Modbus RTU là một giao thức mở, sử dụng đường truyền vật lý RS-232 hoặc RS485 và mô hình dạng Master-Slave. Đây là một giao thức được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như BMS (Building Management Systems), tự động hóa, công nghiệp, điện lực,…. Chắc hẳn sẽ có bạn tự hỏi, tại sao giao thức Modbus này lại thông dụng như thế, đi đến đâu, đụng vào thiết bị gì thì hầu như cũng có giao thức này? Vâng, câu trả lời cho câu hỏi trên chắc chỉ cần gói gọn trong vài từ: Ổn định – Đơn giản – dễ dùng.
Modbus được coi là giao thức truyền thông hoạt động ở tầng “Application”, cung cấp khả năng truyền thông Master/Slave giữa các thiết bị được kết nối thông qua các bus hoặc network. Trên mô hình OSI, Modbus được đặt ở lớp 7. Modbus được xác định là một giao thức hoạt động theo “hỏi/đáp” và sử dụng các “function codes” tương ứng để hỏi đáp.
Cấu trúc bản tin Modbus RTU
Một bản tin Modbus RTU bao gồm: 1 byte địa chỉ – 1 byte mã hàm – n byte dữ liệu – 2 byte CRC như hình ở dưới:
Chức năng và vai trò cụ thể như sau:
- Byte địa chỉ: xác định thiết bị mang địa chỉ được nhận dữ liệu (đối với Slave) hoặc dữ liệu nhận được từ địa chỉ nào (đối với Master). Địa chỉ này được quy định từ 0 – 254
- Byte mã hàm: được quy định từ Master, xác định yêu cầu dữ liệu từ thiết bị Slave. Ví dụ mã 01: đọc dữ liệu lưu trữ dạng Bit, 03: đọc dữ liệu tức thời dạng Byte, 05: ghi dữ liệu 1 bit vào Slave, 15: ghi dữ liệu nhiều bit vào Slave …
- Byte dữ liệu: xác định dữ liệu trao đổi giữa Master và Slave.
- Đọc dữ liệu:
- Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu
- Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu – n byte dữ liệu đọc được
- Ghi dữ liệu:
- Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu – n byte dữ liệu cần ghi
- Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu
- Đọc dữ liệu:
- Byte CRC: 2 byte kiểm tra lỗi của hàm truyền. cách tính giá trị của Byte CRC 16 Bit
Sự khác nhau giữa Modbus RTU và Modbus TCP
Sự khác nhau cơ bản giữa MODBUS RTU và MODBUS TCP ( còn được gọi là modbus IP, Modbus Ethernet hay Modbus TCP/IP) là Modbus TCP chạy ở cổng vật lý Ethernet và Modbus RTU thì chạy ở cổng vật lý serial nối tiếp ( RS232 hoặc RS485).
MODBUS RTU Memory Map
| Modbus RTU Data Type | Common name | Starting address |
| Modbus Coils | Bits, binary values, flags | 00001 |
| Digital Inputs | Binary inputs | 10001 |
| Analog Inputs | Binary inputs | 30001 |
| Modbus Registers | Analog values, variables | 40001 |
Sự khác nhau giữa Modbus RTU và Modbus ASCII
Đây là hai chế độ truyền dữ liệu cơ bản trong giao thức Modbus khi sử dụng đường truyền nối tiếp là: ASCII và RTU. Mỗi một chuẩn sẽ có một cách mã hóa tin nhắn khác nhau, cho dù đều alf chuẩn Modbus chung. Ví dụ, Modbus ASCII cho phép người đọc có thể đọc trực tiếp tin nhắn trong bản tin. Nhưng với Modbus RTU, thì nội dung data đã được mã hóa nhị phân và không thể đọc được trong quá trình giám sát. Một điểm đặc biệt trong giao thức Modbus là trong một đường truyền dẫn Modbus, tất cả các giao thức phải là giống nhau, có nghĩa là Modbus ASCII không thể giao tiếp với modbus RTU và ngược lại.
Các tính chất của Modbus ASCII và Modbus RTU
| MODBUS/ASCII | MODBUS/RTU | |||
|---|---|---|---|---|
| Characters | ASCII 0…9 and A..F | Binary 0…255 | ||
| Error check | LRC Longitudinal Redundancy Check | CRC Cyclic Redundancy Check | ||
| Frame start | character ‘:‘ | 3.5 chars silence | ||
| Frame end | characters CR/LF | 3.5 chars silence | ||
| Gaps in message | 1 sec | 1.5 times char length | ||
| Start bit | 1 | 1 | ||
| Data bits | 7 | 8 | ||
| Parity | even/odd | none | even/odd | none |
| Stop bits | 1 | 2 | 1 | 2 |
Cách chuyển 4-20mA sang Modbus RTU ?
Do các hệ thống cũ phần lớn các thiết bị điều cho ra dạng Analog 4-20mA hoặc 0-10V chính vì nếu muốn truyền về dạng Modbus IP chúng ta cần một bộ chuyển tín hiệu analog 4-20mA / 0-10V sang Modbus RTU. Các bộ chuyển đổi Analog 4-20mA sang modbus này có thể nhận cùng lúc 4 ( Z-4AI ) hoặc 8 kênh ( Z-8AI ) analog 4-20mA / 0-10V truyền về tín hiệu Modbus IP.
Bộ chuyển đổi 8 kênh analog 4-20mA ra Modbus RTU
Từ bộ chuyển đổi 8 kênh này chúng ta kết nối với một bộ Modbus Gateway có nhiệm vụ nhận tín hiệu Modbus RTU RS 485 thành RJ45 ( internet ).
Modbus Gateway | Seneca Z-key
Ứng dụng bộ chuyển đổi Modbus RTU sang Internet.
Với một bộ gateway Z-key chúng ta có thể truyền thông về PLC và cả PC cùng một lúc. Hai thiết bị này làm Master cho các thiết bị Slave như Z-8AI.
Với cách truyền như vậy chúng ta sẽ kết nối được rất nhiều Modul Analog vào internet với chi phí cực thấp so với việc dùng Modul Analog kết nối với PLC hoặc DCS.
