Modbus TCP/IP là gì? Kết nối Modbus TCP/IP ra sao?

Giao thức Modbus chắc chắn rằng bạn đã từng nghe qua hoặc thấy chúng một lần. Tuy nhiên hầu hết tất cả chúng ta đều không quan tâm đến nó bởi đa số đều quan tâm đến mA và V. Vậy Modbus TCP/IP là gì? Cách kết nối Modbus TCP/IP như thế nào là chính xác nhất. Cùng Xuyên Việt Media đi tìm hiểu ở bài viết dưới đây nhé.

Modbus TCP/IP là gì?

Modbus TCP/IP (Hay có thể gọi là Modbus-TCP) là giao thức Modbus thuộc lớp ứng dụng, có các thông tin dữ liệu đã được đóng gói, sau đó gói dữ liệu được định tuyến bằng cách gắn thêm địa chỉ IP của thiết bị ở nơi cần gửi đến và TCP là lớp vận chuyển, đảm bảo việc truyền nhận dữ liệu chính xác và đến đúng địa điểm.

Tóm lại, Modbus TCP/IP sử dụng TCP/IP và Ethernet để truyền nhận dữ liệu giữa các thiết bị có hỗ trợ TCP/IP, tin nhắn Modbus TCP/IP chỉ đơn giản là lượng thông tin dữ liệu Modbus được đóng gói trong gói Ethernet TCP/IP. Cấu trúc gói dữ liệu Modbus TCP/IP có chút khác biệt so với cấu trúc gói dữ liệu Modbus RTU ở bài viết về Modbus RTU.

Đầu tiên là phần Address (địa chỉ): Modbus RTU chỉ có 1 byte định địa chỉ Server (Phần Server Address). Đối với Modbus TCP/IP, phần địa chỉ (MBAP – Modbus Application

• Protocol head) gồm 7 bytes:
• Transaction/invocation Identification (2 bytes)
• Protocol Identifier (2 bytes)
• Length (2 bytes)
• Unit Identifier (1 bytes)

Tiếp đến là phần Checksum: Modbus RTU có 2 bytes CRC để kiểm tra lỗi của dữ liệu. Đối với Modbus TCP/IP, sẽ không có phần CRC. Cuối cùng là phần PDU: Đối với gói PDU, không có sự khác biệt giữa Modbus TCP/IP và Modbus RTU.

Cách kết nối Modbus TCP-IP bằng gateway R-KEY-LT

Tôi sẽ dùng gateway công nghiệp R-KEY-LT để đọc modbus RTU sau đó đọc các giá trị của tín hiệu đầu vào Digital, Analog từ modbus RTU. Trong bài chia sẻ này mình sẽ chỉ đọc tín hiệu analog từ Modbus RTU bởi Analog là tín hiệu tuyến tính và chúng ta dễ dàng nhận thấy hơn so với Digital.

1. Các thiết bị mà tôi sử dụng

R-Key-LT: gateway truyền thông Modbus RTU <=> Modbus TCP-IP Z-8AI gồm 8 kênh đầu vào analog 4-20mA hoặc 0-10V: đọc tín hiệu 4-20mA từ cảm biến và giao tiếp modbus RTU với R-KEY-LT. Tôi sẽ dùng 2 cái Z-8AI cho 2 Slave khác nhau. TEST-4: phát dòng 4-20mA hoặc 0-10V. Tôi sẽ dùng chuẩn 4-20mA.

2. Cách kết nối phần cứng

Bước 1: Đầu tiên tôi sẽ kết nối TEST-4 vào Z-8AI. Theo tài liệu của hãng thì tôi sẽ kết AI-1 của Z-8AI với TEST-4 vào chân 7 ( – )  và 8 ( + ). TEST-4 tôi sẽ chọn chế độ Current 4-20mA Active.

Bước 2: Tôi sẽ kết nối Z-8AI với R-KEY-LT

• Z-8AI sử dụng DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17,5 để cấp nguồn và lấy tín hiệu ngõ ra Modbus RTU để giao tiếp với R-KEY-LT.
• DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17,5 có 6 terminal: 1 – GND, 2- B(-), 3-A(+), 4-SHD, 7-AC(+) nguồn 24V(+), 8-PE, 9 AC(-) nguồn 24V (-).
• R-KEY-LT chỉ 7 Terminal để giao tiếp với RS232 và RS485. Trong đó : 1 A ( + ), 2 B ( – ), # GND, 4 RTS, 5 CTS, 7 Rx. Như vậy, để kết nối Modbus RTU RS485 chúng ta sẽ dùng 2 Terminal 1 – A(+) và 2- B(-). Nguồn cấp 24Vdc vào 8-9.

Chúng ta sẽ kết nối 2- B(-) của DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17,5 với 2 B ( – ) của R-KEY-LT và  3-A(+) của DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17,5  với 1 A ( + )  của R-KEY-LT. Nguồn cấp 24Vdc sẽ cấp vào 7-AC(+) nguồn 24V(+), 8-PE, 9 AC(-) của DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17 và 8-9 của R-KEY-LT.

3. Cài đặt Z-8AI và R-KEY-LT

Chúng ta sẽ dùng phần mềm Easy setup của hãng Seneca để cài đặt Z-8AI với Z-8AI số 1 là Slave 1 với input đầu vào là 4-20mA. Và Z-8AI số 2 với slave là 9 và input đầu vào cũng là 4-20mA.

Cài đặt R-KEY-LT bằng phần mềm SSD của hãng Seneca. Tại SDD chúng ta sẽ thay đổi được địa chỉ của R-KEY-LT để giao tiếp với Modbus Poll.

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 real time. Cao hơn hẳn Modbus RTU.

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.

Lời kết

Bài viết trên Xuyên Việt Media đã tổng hợp thông tin để giải đáp câu hỏi Modbus TCP/IP là gì? Hy vọng sau bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về Modbus TCP/IP và cách kết nối của nó.