GIAO THỨC MODBUS: CẤU TRÚC VÀ ỨNG DỤNG TRONG TỰ ĐỘNG HÓA

Modbus RTU là một trong những giao thức truyền thông phổ biến và quan trọng nhất trong ngành công nghiệp tự động hóa. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ về giao thức Modbus RTU, cấu trúc bản tin và ứng dụng của nó trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp.

 

Giao Thức Modbus RTU là gì?

Modbus RTU (Remote Terminal Unit) là một giao thức truyền thông mở được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Giao thức này hoạt động qua các cổng vật lý như RS-232 hoặc RS-485, và sử dụng mô hình Master-Slave (Chủ-Tớ).

Modbus RTU được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như Quản lý hệ thống tòa nhà BMS, tự động hóa công nghiệp, điện lực, và hệ thống giám sát và điều khiển.

 

Modbus RTU rất được ưa chuộng vì những lý do sau:

+ Ổn định và đáng tin cậy: Đã được kiểm chứng qua nhiều năm sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.

+ Dễ triển khai: Không yêu cầu phần cứng phức tạp, tiết kiệm chi phí.

+ Tương thích cao: Có thể kết nối với hầu hết các thiết bị công nghiệp như PLC, cảm biến, màn hình HMI, v.v.

 

Cấu Trúc Bản Tin Của Giao Thức Modbus RTU

Cấu trúc của bản tin Modbus RTU gồm các thành phần chính sau:

+ Byte địa chỉ: xác định thiết bị nhận dữ liệu (Slave) hoặc thiết bị gửi dữ liệu (Master). Địa chỉ này có giá trị từ 0 – 254.

+ Byte mã hàm (Function Code Byte): Mã hàm xác định yêu cầu dữ liệu từ thiết bị Slave. Ví dụ mã 01: đọc dữ liệu dạng Bit, 03: đọc dữ liệu dạng Byte, 05: ghi 1 bit vào Slave,…

+ Byte dữ liệu: Chứa dữ liệu trao đổi giữa Master và Slave.

+ Byte CRC (Cyclic Redundancy Check): 2 byte dùng để kiểm tra lỗi trong quá trình truyền dữ liệu. CRC giúp xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu thông qua phép toán kiểm tra CRC 16-bit.

 

Cách thức đọc và ghi dữ liệu

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

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

 

Sự Khác Nhau Giữa Giao Thức Modbus RTU và Modbus TCP 

Modbus RTU và Modbus TCP là hai phiên bản của giao thức Modbus, nhưng chúng có những sự khác biệt rõ rệt:

+ Modbus RTU: Sử dụng cổng RS-232 hoặc RS-485 cho kết nối nối tiếp. Giao thức này phù hợp với các ứng dụng yêu cầu tốc độ vừa phải và chi phí thấp.

+ Modbus TCP: Hoạt động qua mạng Ethernet, sử dụng giao thức TCP/IP để truyền thông qua mạng LAN hoặc WAN, giúp tăng tốc độ truyền và dễ dàng mở rộng mạng.

 

 

 

Lợi ích của Modbus TCP so với Modbus RTU:

+ Tốc độ truyền nhanh hơn.

+ Dễ dàng mở rộng hệ thống nhờ vào khả năng kết nối mạng Ethernet.

+ Tương thích với các hệ thống hiện đại và mạng LAN/WAN.

 

So Sánh Modbus RTU và Modbus ASCII

Modbus RTU và Modbus ASCII đều là chế độ truyền dữ liệu trong giao thức Modbus, nhưng có sự khác biệt về cách thức mã hóa dữ liệu: 

+ Modbus ASCII: Mã hóa tin nhắn dưới dạng ký tự ASCII, dễ đọc và kiểm tra trực tiếp.

+ Modbus RTU: Mã hóa dữ liệu nhị phân, giúp tiết kiệm băng thông nhưng không thể đọc được trực tiếp trong quá trình giám sát.

Lưu ý quan trọng: Các thiết bị trong một mạng Modbus chỉ có thể sử dụng cùng một chế độ (RTU hoặc ASCII), không thể giao tiếp giữa hai chế độ này.

Tại Sao Modbus RTU Là Lựa Chọn Tối Ưu Cho Tự Động Hóa Công Nghiệp?

Modbus RTU đã và đang là lựa chọn phổ biến trong tự động hóa công nghiệp nhờ vào các ưu điểm vượt trội như:

+ Tính ổn định: Là giao thức đã được kiểm chứng và sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp.

+ Chi phí thấp: Modbus RTU dễ dàng triển khai và không yêu cầu phần cứng đắt tiền.

+ Tính tương thích cao: Modbus RTU có thể kết nối với nhiều loại thiết bị khác nhau, từ các PLC đến HMI, Cảm biến và các thiết bị điều khiển khác.

Chính vì vậy, Modbus RTU không chỉ được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp mà còn trong các hệ thống quản lý năng lượng, giám sát và điều khiển tòa nhà và nhiều ứng dụng khác.

Kết Luận

Giao thức Modbus RTU là lựa chọn hoàn hảo cho các ứng dụng tự động hóa công nghiệp nhờ vào tính ổn định, đơn giản và chi phí thấp. Với khả năng tương thích cao và dễ triển khai, Modbus RTU là công nghệ không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển và giám sát hiện đại.

---