Giải Pháp Mạng Truyền Thông Modbus Với PLC S7

 Modbus là một trong những giao thức truyền thông protocol phổ biến được sử dụng cho nhiều ứng dụng. Modbus có ưu điểm: đơn giản, rẻ, phổ biến và dễ sử dụng. Được phát minh từ năm 1979. Các nhà cung cấp thiết bị đo và thiết bị tự động hóa trong công nghiệp tiếp tục hỗ trợ modbus trong các thế hệ sản phẩm mới. Mặc dù các thiết bị tự động hóa như PLC, biến tần, cảm biến đo lường… có kết nối không dây, Ethernet công nghiệp hay fieldbus…nhưng Modbus vẫn là một trong những protocol được nhiều hãng tự động hóa lựa chọn cho các sản phẩm mới. Một ưu điểm khác của Modbus là có thể sử dụng nhiều kiểu như kết nối các kiểu dây xoắn, không dây, sợi quang, Ethernet, moden điện thoại….

1. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG MODBUS                                                                                       

                                                                       

                                                                                            

Ứng dụng modbus trong lĩnh vực tự động hóa

Modbus là một trong những giao thức truyền thông protocol phổ biến được sử dụng cho nhiều ứng dụng. Modbus có ưu điểm: đơn giản, rẻ, phổ biến và dễ sử dụng. Được phát minh từ năm 1979. Các nhà cung cấp thiết bị đo và thiết bị tự động hóa trong công nghiệp tiếp tục hỗ trợ modbus trong các thế hệ sản phẩm mới. Mặc dù các thiết bị tự động hóa như PLC, biến tần, cảm biến đo lường… có kết nối không dây, Ethernet công nghiệp hay fieldbus…nhưng Modbus vẫn là một trong những protocol được nhiều hãng tự động hóa lựa chọn cho các sản phẩm mới. Một ưu điểm khác của Modbus là có thể sử dụng nhiều kiểu như kết nối các kiểu dây xoắn, không dây, sợi quang, Ethernet, moden điện thoại….

Modbus do modicon phát triển năm 1979, là một phương tiện truyền thông với nhiều thiết bị thông qua một cặp dây xoắn đơn. Ban đâu, Modbus hoạt động dựa trên nền tảng RS232, nhưng sau đó nó sử dụng cho cả RS485 công nghiệp để đạt tốc độ cao hơn, khoảng cách xa hơn và mạng đa điểm( multi-drop). Modbus đã trở thành tiêu chuẩn thông dụng trong ngành tự động hóa và là một trong những giao thức Protocol miễn phí.

Modbus là một hệ thống hoạt động với Master- Slaver

– Master được kết nối với một hoặc nhiều Slaver

– Master thường là PLC, DCS, PC..

– Slaver thường là các thiết bị trường như biến tần,cảm biến

– Master có thể kết nối với 247 Slaver

Các giao thức truyền thông modbus phổ thông

Có 3 giao thức truyền thông modbus phổ biến được sử dụng nhiều nhất

• Modbus ASCII
• Modbus RTU
• Modbus TCP/IP

Tất cả message được gửi dưới cùng một format. Sự khác nhau duy nhất giữa 3 loại giao thức modbus là cách thức message được mã hóa.

Modbus ASCII

Với modbus ASCII, mọi message mã hóa theo hexa, sử dụng đặc tính ASCII 4 bit. Đối với mỗi một byte thông tin, cần có 2 byte truyền thông, gấp đối so với modbus RTU và Modbus TCP/IP.

Tuy mosbus ASCII chậm nhất trong số 3 loại protocol, nhưng lại thích hợp khi kết nối bằng moden điện thoại hay kết nối sử dụng sóng radio do ASCII sử dụng các tính năng phân định message. Do tính năng phân định này, mọi rắc rối trong các phương tiện truyền dẫn sẽ không làm thiết bị nhận sai thông tin.

Modbus RTU

Với modbus RTU thì dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân, và chỉ cần một byte truyền thông cho một byte dữ liệu. Đây là thiết bị lý tưởng đối với RS232 hoặc RS485 với tốc độ baud từ 1200 đến 115200. Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud. Modbus RTU là protocol công nghiệp được sử dụng nhiều nhất trong hệ thống mạng truyền thông modbus.

Modbus TCP/IP

Modbus TCP/IP đơn giản là chuẩn modbus truyền thông qua giao thức Ethernet. Thay vì sử dụng Master cho việc kết nối với các Slaver thì địa chỉ IP được sử dụng. Với modbus TCP/IP, dữ liệu modbus được tóm lược đơn giản trong một gói TCP/IP

 

2. LỰA CHỌN MODBUS VỚI PLC S7 1200/1500     

      Đối với PLC s7 1200/ 1500 ta có thể lựa chọn modbus theo hai kiểu:

• Communication board: loại gá trực tiếp trên CPU                                                                               

• Communication module: module truyền thông riêng                                                 

3. CẤU HÌNH TRUYỀN THÔNG MODBUS RTU

 

Nguyên tắc truyền thông Modbus RTU

 

Để kết nối với Slaver thì Master sẽ gửi một thông điệp có :

• Địa chỉ modbus slaver
• Modbus function code
• Dữ liệu các tham số cần truy suất- DATA_PTR
• Kiểm tra lỗi

Địa chỉ của các thiết bị modbus từ 0-247. Trong đó, địa chỉ slaver đi từ 1-247

Modbus function code

Thông thường các thiết bị của siemens sử dụng nhóm mã 2: read; 1= write

Địa chỉ modbus

Trong đó: địa chỉ modbus = thanh ghi thiết bị+ offset

Các cặp offset:

• 4000 hoặc 4001
• 40000 hoặc 40001
• 400000 hoặc 4000001

 Thiết kế modbus trong STEP 7V13 

Bước 1 : Lập cấu hình phần cứng

Bước 2 : Thiết lập giao diện cấu hình cho Modbus RTU Master                                                                   

Bước 3 : Thiết lập giao diện cấu hình cho Modbus RTU Slave