Giao thức ModBus trong bộ định tuyến công nghiệp

1. Giới thiệu
Modbus là một giao thức yêu cầu-phản hồi dựa trên kiến trúc chủ/tớ hoặc máy khách/máy chủ. Trong mối quan hệ chủ-tớ, giao tiếp diễn ra theo cặp. Một thiết bị phải khởi tạo một yêu cầu và sau đó chờ phản hồi. Thiết bị khởi tạo (gọi là chủ) chịu trách nhiệm khởi tạo mỗi tương tác. Thông thường, thiết bị chủ là hệ thống HMI hoặc SCADA và các thiết bị tớ là cảm biến, bộ điều khiển logic lập trình (PLC) hoặc bộ điều khiển tự động hóa lập trình (PAC). Trong một mạng Modbus tiêu chuẩn, có một thiết bị chủ và tối đa 247 thiết bị tớ. Mỗi thiết bị tớ có một địa chỉ thiết bị tớ duy nhất từ 1 đến 247. 2. Chi tiết về Giao thức Modbus
Hiện tại, giao thức modbus chủ yếu được sử dụng cho serial và Ethernet. Đối với kết nối serial, nó được chia thành modbus RTU và mobus ASCII, khác nhau đôi chút về dữ liệu và chi tiết giao thức. Đối với kết nối Ethernet, modbus TCP được sử dụng.
2.1 Chế độ truyền dữ liệu Modbus
1) Modbus RTU được sử dụng cho giao tiếp nối tiếp và sử dụng dữ liệu nhị phân cho giao tiếp giao thức. Định dạng RTU sử dụng tổng kiểm tra dự phòng tuần hoàn như một cơ chế kiểm tra lỗi để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu. Modbus RTU là triển khai phổ biến nhất của Modbus. Một thông báo Modbus RTU phải được truyền liên tục từng cái một mà không có khoảng dừng giữa các ký tự. Các thông báo Modbus được phân tách bằng các khoảng thời gian nhàn rỗi (im lặng).
2) Modbus ASCII cũng được sử dụng cho giao tiếp nối tiếp, sử dụng các ký tự ASCII cho giao tiếp giao thức. Định dạng ASCII sử dụng tổng kiểm tra dự phòng theo chiều dọc. Các thông điệp ASCII modbus được xác định bằng dấu hai chấm (':') và một dòng ngắt dòng theo sau (CR/LF) làm tiêu đề và chân trang.
3) Modbus TCP được sử dụng cho giao tiếp mạng TCP/IP trên Modbus, kết nối trên cổng 502. Không cần phải tính toán tổng kiểm tra vì TCP/IP đã cung cấp tính năng bảo vệ tổng kiểm tra ở lớp bên dưới.
2.2 Sự khác biệt giữa Modbus ASCII, RTU, TCP
Modbus RTU và Modbus ASCII sử dụng cùng một giao thức. Điểm khác biệt duy nhất là các byte được truyền đi được trình bày dưới dạng nhị phân trong RTU và dưới dạng văn bản có thể đọc được trong ASCII. Lưu ý rằng các tin nhắn RTU không có cờ bắt đầu văn bản và người nhận thông tin liên lạc sử dụng thời gian 'im lặng' để xác định thời điểm bắt đầu một tin nhắn mới, trong khi ASCII có cờ bắt đầu văn bản. Các tin nhắn nhị phân ngắn hơn ASCII, vì vậy về mặt lý thuyết, RTU truyền/nhận nhanh hơn ASCII.
Modbus TCP về cơ bản có thể được hiểu là giao thức Modbus RTU được truyền qua Ethernet TCP/IP. Cấu trúc dữ liệu Modbus được định nghĩa bằng cách sử dụng lớp ứng dụng của giao thức TCP/IP. Giao thức TCP được sử dụng để đảm bảo dữ liệu được nhận và gửi chính xác, trong khi giao thức IP chứa thông tin địa chỉ và định tuyến. Các lệnh Modbus TCP được truyền qua giao thức TCP/IP. Các lệnh Modbus RTU được đóng gói để truyền. Ưu điểm của Modbus TCP là khả năng sử dụng các thiết bị Ethernet chung.
3. Ứng dụng ModBus trong thiết bị mạng Jincan
Các thiết bị DTU, RTU và bộ định tuyến công nghiệp của Jincan Network có thể hỗ trợ giao thức ModBus để thu thập dữ liệu cảm biến hoặc thiết bị, tải lên máy chủ từ xa thông qua mạng truyền thông 5G/4G, hỗ trợ chuyển đổi giao thức và truyền qua.