DANH MỤC MENU

Modbus là gì? Các chuẩn modbus phổ biến

Views: 169 - Category: Kiến thức công nghệ, Tin tức - On:

Modbus là giao thức chung cho các thiết bị tự động hóa, cho phép chúng giao tiếp với nhau như một nhóm thống nhất. Được thiết kế với sự đơn giản và hiệu quả, Modbus đã trở thành giao thức truyền thông tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp giúp các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau kết nối và trao đổi dữ liệu một cách liền mạch. Hãy cùng Hà Phương tìm hiểu chi tiết qua bài viết này nhé!

Modbus là gì? Các chuẩn modbus phổ biến

Giao thức Modbus là gì?

Giao thức Modbus là một giao thức truyền thông được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp để truyền thông giữa các thiết bị điều khiển và thiết bị đo lường. Giao thức này cho phép truyền thông dữ liệu giữa các thiết bị thông qua giao diện nối tiếp (RS-232, RS-485) hoặc qua mạng TCP/IP.

Modbus được phát triển bởi Modicon vào những năm 1970 và sau đó trở thành một trong những giao thức truyền thông phổ biến nhất trong ngành công nghiệp tự động hóa. Giao thức Modbus có đặc điểm đơn giản, dễ dàng triển khai và tương thích với nhiều loại thiết bị khác nhau.

Cấu trúc dữ liệu của giao thức Modbus gồm hai phần chính: địa chỉ thiết bị và các hàm truy cập dữ liệu. Địa chỉ thiết bị xác định địa chỉ của thiết bị trên mạng, còn các hàm truy cập dữ liệu cho phép thiết bị gửi và nhận dữ liệu từ các thiết bị khác. Giao thức Modbus hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp như hệ thống điều khiển tự động, hệ thống giám sát và điều khiển, hệ thống điều khiển tòa nhà và nhiều ứng dụng khác. Điều này chứng tỏ tính linh hoạt và hiệu quả của giao thức này trong việc truyền thông và quản lý dữ liệu trong môi trường công nghiệp hiện đại.

Giao thức Modbus là một giao thức truyền thông được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp

Giao thức Modbus là một giao thức truyền thông được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp

Các chuẩn modbus đang được sử dụng phổ biến

Hiện nay, có ba chuẩn Modbus đang được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp:

  1. Modbus RTU (Remote Terminal Unit):
  • Sử dụng mã nhị phân để truyền dữ liệu, hiệu quả cho các mạng nối tiếp.
  • Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao và tiết kiệm chi phí.
  • Hỗ trợ các phương tiện truyền thông như RS-232, RS-485, RS-422.

Modbus RTU (Remote Terminal Unit)

  1. Modbus ASCII:
  • Sử dụng mã ASCII để truyền dữ liệu, dễ đọc hơn Modbus RTU nhưng slaven nhiều byte hơn.
  • Thích hợp cho các ứng dụng cần khả năng tương thích cao với các thiết bị cũ.
  • Hỗ trợ các phương tiện truyền thông như RS-232, RS-485.

Modbus ASCII

  1. Modbus TCP/IP:
  • Sử dụng giao thức TCP/IP để truyền dữ liệu qua mạng Ethernet.
  • Thích hợp cho các ứng dụng cần kết nối mạng rộng lớn và slavec độ truyền dữ liệu cao.
  • Hỗ trợ các phương tiện truyền thông như Ethernet, Wi-Fi.

Modbus TCP/IP

Ngoài ba chuẩn phổ biến trên, còn có một số chuẩn Modbus khác ít được sử dụng hơn như:

  • Modbus Plus
  • Modbus/UDP
  • Modbus Serial

Nguyên tắc hoạt động của MODBUS

Cơ chế hoạt động chính của MODBUS là sử dụng truyền thông truyền thống, bao gồm việc truyền dữ liệu qua master. Giao thức này có thể hoạt động trên nhiều loại giao tiếp khác nhau như RS-232, RS-485, Ethernet, và TCP/IP. MODBUS sử dụng mô hình master-slave, trong đó thiết bị master gửi yêu cầu và thiết bị slave phản hồi theo yêu cầu đó.

MODBUS sử dụng các hàm truy vấn cụ thể để trao đổi dữ liệu giữa master và slave. Các hàm này bao gồm đọc dữ liệu từ slave, ghi dữ liệu vào slave, và kiểm soát trạng thái của slave. Dữ liệu được truyền đi qua giao tiếp theo định dạng cụ thể và được mã hóa theo quy tắc của MODBUS.

Quá trình truyền thông MODBUS:

1.Thiết bị master gửi một yêu cầu đến thiết bị slave. Yêu cầu này bao gồm:

  • Địa chỉ của thiết bị slave
  • Chức năng yêu cầu (đọc dữ liệu, ghi dữ liệu, v.v.)
  • Vị trí dữ liệu (đối với yêu cầu đọc/ghi)
  • Số lượng dữ liệu (đối với yêu cầu đọc/ghi)

2. Thiết bị slave nhận được yêu cầu và xử lý nó. Sau đó, thiết bị slave sẽ:

  • Gửi phản hồi cho thiết bị master nếu yêu cầu được thực hiện thành công.
  • Phản hồi bao gồm dữ liệu được yêu cầu hoặc thông báo lỗi.
  • Gửi lỗi nếu yêu cầu không hợp lệ hoặc không thể thực hiện.

3. Thiết bị master nhận được phản hồi hoặc lỗi từ thiết bị slave và xử lý nó.

Quá trình truyền thông MODBUS

Địa chỉ dữ liệu và thanh ghi theo chuẩn MODBUS

Chuẩn giao tiếp MODBUS là một chuẩn phổ biến được sử dụng trong việc truyền thông dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển và các thiết bị cảm biến. Để truy cập dữ liệu từ các thiết bị sử dụng chuẩn MODBUS, chúng ta cần phải biết về địa chỉ dữ liệu và thanh ghi. Có hai loại địa chỉ dữ liệu trong giao thức MODBUS mà chúng ta cần biết:

  1. Địa chỉ coil: Được sử dụng để truy cập các dữ liệu bit (0 hoặc 1). Đây là nơi lưu trữ các thông tin trạng thái của các thiết bị, ví dụ như trạng thái bật/tắt.
  2. Địa chỉ thanh ghi: Được sử dụng để truy cập các dữ liệu số nguyên 16 bit, có giá trị từ 0 đến 65535. Đây là nơi lưu trữ các thông tin số nguyên, ví dụ như nhiệt độ, áp suất, hoặc các giá trị analog.

Ngoài ra, trong giao thức MODBUS, chúng ta còn có hai loại thanh ghi chính:

  1. Thanh ghi giữ (Holding Register): Được sử dụng để lưu trữ dữ liệu có thể đọc và ghi. Dữ liệu trong thanh ghi giữ sẽ được bảo lưu ngay cả khi mất điện, đảm bảo tính ổn định và an toàn của dữ liệu.
  2. Thanh ghi đầu vào (Input Register): Được sử dụng để lưu trữ dữ liệu chỉ có thể đọc được. Dữ liệu trong thanh ghi đầu vào được cập nhật liên tục từ các thiết bị đầu vào, giúp chúng ta có cái nhìn chính xác về trạng thái hoạt động của các thiết bị.

Còn có một số loại thanh ghi khác ít được sử dụng hơn:

  • Thanh ghi cuộn (Coil Register): Lưu trữ dữ liệu bit (0 hoặc 1) có thể đọc và ghi.
  • Thanh ghi thanh ghi (Register Register): Lưu trữ dữ liệu số nguyên 16 bit chỉ đọc được.

Địa chỉ dữ liệu và thanh ghi theo chuẩn MODBUS

Địa chỉ dữ liệu và thanh ghi theo chuẩn MODBUS

Ví dụ dễ hiểu: Giả sử ta có một cảm biến nhiệt độ với địa chỉ tớ là 1.

  • Để đọc giá trị nhiệt độ hiện tại, ta sẽ sử dụng địa chỉ dữ liệu là 40001 (địa chỉ thanh ghi giữ đầu tiên) với chức năng đọc.
  • Để ghi giá trị cài đặt cho cảm biến, ta sẽ sử dụng địa chỉ dữ liệu là 40002 (địa chỉ thanh ghi giữ thứ hai) với chức năng ghi.

Byte và Word trong chuẩn MODBUS

Trong giao thức truyền thông MODBUS, dữ liệu được truyền đi thông qua các đơn vị dữ liệu byte và word. Byte là đơn vị dữ liệu cơ bản nhất trong MODBUS, mỗi byte chứa 8 bit dữ liệu. Các byte được sắp xếp theo thứ tự từ thấp đến cao (Little Endian) hoặc từ cao đến thấp (Big Endian) tùy thuộc vào thiết lập của thiết bị.

Word trong chuẩn MODBUS thường được hiểu là 16 bit dữ liệu, tương đương với 2 byte. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, word cũng có thể là 32 bit (4 byte) tùy thuộc vào thiết lập của thiết bị và kiểu dữ liệu của từng thanh ghi. 

  • Địa chỉ dữ liệu: Được biểu diễn bằng số thập lục phân, có thể có 2 byte (tối đa 65535 địa chỉ).
  • Dữ liệu: Có thể được lưu trữ và truyền tải dưới dạng byte hoặc word.
  • Coil: Dữ liệu bit (0 hoặc 1) được lưu trữ và truyền tải dưới dạng byte.
  • Thanh ghi: Dữ liệu số nguyên 16 bit (0 đến 65535) được lưu trữ và truyền tải dưới dạng word.

Khi truyền dữ liệu qua giao thức MODBUS, việc hiểu rõ về cách byte và word được sắp xếp và kích thước của chúng là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của dữ liệu truyền đi. Đồng thời, việc xử lý dữ liệu theo đúng định dạng byte và word cũng giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền thông và tương thích giữa các thiết bị trong mạng MODBUS. 

Ưu điểm của việc sử dụng chuẩn MODBUS

  • Mở và miễn phí: Bất kỳ ai cũng có thể sử dụng giao thức MODBUS mà không cần trả phí bản quyền.
  • Dễ sử dụng: Giao thức MODBUS đơn giản và dễ triển khai, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.
  • Độ tin cậy cao: Giao thức MODBUS được kiểm chứng qua nhiều năm sử dụng và được đánh giá cao về độ tin cậy.
  • Tính linh hoạt: Giao thức MODBUS hỗ trợ nhiều loại phương tiện truyền thông khác nhau như RS-232, RS-485, Ethernet, v.v.

Cùng tìm hiểu thêm về bài viết: Ứng dụng giao thức IEC60870-5-104 cho truyền thông hệ thống SCADA

Ứng dụng của chuẩn MODBUS

Chuẩn MODBUS là một trong những chuẩn giao thức truyền thông phổ biến trong ngành công nghiệp và tự động hóa. Ứng dụng của chuẩn MODBUS rất đa dạng và phổ biến trong việc kết nối các thiết bị điều khiển, cảm biến, máy móc và hệ thống tự động hóa với nhau.

MODBUS được ứng dụng rộng rãi trong việc thu thập dữ liệu từ các thiết bị cảm biến và truyền thông với các hệ thống điều khiển. Nhờ vào giao thức truyền thông này, dữ liệu từ các cảm biến có thể được chuyển đổi và truyền tới các hệ thống điều khiển để quản lý và điều khiển quá trình sản xuất một cách hiệu quả. Các sản phẩm công nghiệp như router công nghiệpmodem công nghiệp hỗ trợ kết nối internet cũng hỗ trợ đầy đủ các giao diện nối tiếp chuẩn công nghiệp. 

Ngoài ra, chuẩn MODBUS cũng được sử dụng trong việc kết nối các thiết bị điều khiển và máy móc với hệ thống quản lý sản xuất (SCADA)  giúp cho việc giám sát và điều khiển quá trình sản xuất trở nên dễ dàng và linh hoạt hơn. Chuẩn MODBUS cũng được áp dụng trong các hệ thống điều khiển thông minh, nơi mà nhiều thiết bị cần phải liên kết với nhau để thực hiện các chức năng tự động hóa. 

1. Quản lý năng lượng

  • Hệ thống điện lực: Giám sát và điều khiển các thiết bị điện như máy biến áp, tủ điện, cầu dao.
  • Hệ thống điều khiển và giám sát (SCADA): Thu thập dữ liệu từ các trạm biến áp, đường dây tải điện, nhà máy điện.
  • Hệ thống năng lượng tái tạo: Giám sát và điều khiển các tuabin gió, tấm pin năng lượng mặt trời.

2. Tự động hóa công nghiệp

  • Robot: Điều khiển các khớp robot và thu thập dữ liệu từ các cảm biến.
  • Dây chuyền sản xuất: Giám sát và điều khiển các thiết bị trong dây chuyền sản xuất như PLC, biến tần, motor.
  • Nhà máy: Giám sát và điều khiển các thiết bị trong nhà máy như hệ thống HVAC, hệ thống báo cháy, hệ thống chiếu sáng.

MODBUS được ứng dụng rộng rãi trong việc thu thập dữ liệu từ các thiết bị cảm biến và truyền thông với các hệ thống điều khiển

MODBUS được ứng dụng rộng rãi trong việc thu thập dữ liệu từ các thiết bị cảm biến và truyền thông với các hệ thống điều khiển

3. Hệ thống hạ tầng

  • Hệ thống giao thông: Giám sát và điều khiển các thiết bị giao thông như đèn giao thông, biển báo, camera giao thông.
  • Hệ thống tòa nhà thông minh: Giám sát và điều khiển các thiết bị trong tòa nhà như hệ thống HVAC, hệ thống an ninh, hệ thống quản lý năng lượng.

4. Thiết bị y tế

  • Máy móc chẩn đoán: Truyền dữ liệu từ máy móc chẩn đoán đến hệ thống thông tin y tế.
  • Máy theo dõi bệnh nhân: Giám sát các dấu hiệu sinh tồn của bệnh nhân và truyền dữ liệu đến trạm y tá.

Nhờ vào khả năng kết nối linh hoạt và đơn giản, chuẩn MODBUS đã trở thành một công cụ hữu ích trong việc xây dựng các hệ thống tự động hóa thông minh.

Tổng kết

Giao thức Modbus là giao thức truyền thông mở và tiêu chuẩn, giúp cho quá trình tích hợp và mở rộng hệ thống trở nên dễ dàng. Việc các nhà sản xuất thiết bị khác nhau đều hỗ trợ giao thức Modbus cho phép người dùng có nhiều lựa chọn hơn và tạo ra các hệ thống linh hoạt hơn. Ngoài ra, bản chất đơn giản và dễ triển khai của giao thức Modbus cũng là một lợi thế, cho phép các nhà phát triển triển khai nhanh chóng và dễ dàng

Có thể bạn quan tâm

NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ MẠNG CHÍNH HÃNG, UY TÍN

CÔNG TY TNHH PHÂN PHỐI HÀ PHƯƠNG

Văn phòng Hà Nội
Số 39 Đường 3.9 Khu đô thị Gamuda Gardens, Phường Yên Sở, Quận Hoàng Mai, TP Hà Nội
0964.232.066
haphuong@npp.com.vn
Chi nhánh Hồ Chí Minh
Đường số 30, Phường Linh Đông, TP. Thủ Đức, Hồ Chí Minh
0964.232.066

    Báo giá Dự Án

    Bạn có câu hỏi về việc mua một sản phẩm hoặc giải pháp mà bạn quan tâm? Điền vào biểu mẫu và chúng tôi sẽ trả lời sau 1 ngày làm việc. Báo giá ngay, được hỗ trợ giá ưu đãi tốt nhất.