Modbus RTU Là Gì? Cách Truyền Thông – Ứng Dụng Modbus

Modbus RTU, Modbus TCP là hai dạng Modbus phổ biến. Chúng được sử dụng nhiều trong ngành tự động hóa hiện nay. Nói chung Modbus là một dạng truyền thông theo mô hình Master – Slave. Modbus được truyền trên đường truyền vật lý RS485, RS232. Được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: BMS, tự động hóa, các nhà máy công nghiệp… Lý do là vì, giao thức modbus được sử dụng rộng rãi: Ổn định, đơn giản, dễ dùng và được chuẩn hóa, phát hành miễn phí.

Modbus RTU là gì ?

Xem thêm: Khái niệm giao thức Modbus là gì? Các giao thức modbus cơ bản

Modbus do Modicon phát triển năm 1979. Nay thuộc cty Schneider Electric. Modbus là một giao thức truyền thông với nhiều thiết bị thông qua đường truyền vật lý. Modbus được sử dụng trên RS485 để đạt tốc độ cao hơn. Khoảng cách truyền xa hơn. Do đó, nó đã nhanh chóng được sử dụng trong ngành tự động hóa.

Modbus do Modicon phát triển năm 1979. Nay thuộc cty Schneider Electric. Công ty này cho ra mắt nó hoàn toàn miễn phí. Modbus được sử dụng để kết nối với máy tính với các thiết bị đầu cuối ( RTU ) hay hệ thống SCADA. Có nhiều loại Modbus : Modbus RTU , Modbus ASCII , Modbus TCP/IP.

Khái niệm Modbus RTU

Giao thức Modbus RTU là một giao thức mở, sử dụng đường truyền vật lý RS-232 hoặc RS-485 và mô hình dạng Master-Slave. Đây là một giao thức được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực tự động hóa, công nghiệp…. vì những ưu điểm ổn định – đơn giản – dễ dùng.

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 gói tin Modbus RTU 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
• Byte CRC: 2 byte kiểm tra lỗi của hàm truyền. cách tính giá trị của Byte CRC 16 Bit

Cách Modbus RTU thực hiện truyền thông

Như đã nói ở trên, Modbus có mô hình dạng Master – Slave. Mỗi thiết bị trong mạng modbus được cung cấp một địa chỉ duy nhất. Như các thiết bị đo, cảm biến: Cảm biến Pt100, Cảm biến áp suất, cảm biến báo mức sử dụng sóng Radar. Trong frame truyền từ Master đến các Slave có chứa ID định danh của thiết bị slave (1 đến 247). Tất cả các Slave đều nhận, nhưng chỉ có thiết bị nào có cùng ID trong frame truyền mới phản hồi về Master.

Ứng dụng Modbus RTU trong công nghiệp

Trong nhà máy, có rất nhiều thiết bị cảm biến, đo lường: Cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ Pt100. Chưa kể đến các thiết bị công nghiệp nặng khác. Không thể kéo mỗi dây nguồn, tín hiệu từ trung tâm giám sát, PLC (Master) tới các thiết bị chức năng đó (Slave).

Giải pháp: Ta chỉ cần kéo dây 4 lõi: 2 cho nguồn, 2 cho tín hiệu truyền thông Mobus RTU. Như vậy là đủ để cấp nguồn và truyền thông các tín hiệu ON/OFF, đo lường từ các Slave về PLC, hay trung tâm giám sát. Với mỗi Slave ta chỉ việc đặt ID cho chúng. Thực tế rất tiết kiệm chi phí, giám sát theo thời gian thực, dễ thi công và quản lý.

Ưu điểm của Modbus RTU

• Khoảng cách tối đa là 1200m
• Giảm tối thiểu dây kết nối vào PLC => giảm modul PLC => giảm chi phí
• Độ ổn định và ít nhiễu so với tín hiệu analog 4-20mA
• Các Modul độc lập nhau nên quản lý dể dàng
• Có thể dùng chung các hãng khác nhau có chuẩn Modbus RTU.

Nhược điểm của Modbus RTU

• Tín hiệu không nhanh bằng việc dùng trực tiếp như analog hoặc Digital
• Phù hợp cho điều khiển có thời gian đáp ứng 1s trở xuống
• Cần PLC hay Scada có cấu hình đủ mạnh để thực hiện quản lý nhiều thiết bị đo lường, công nghiệp.