Bài tập lớn môn thiết kế ngoại vi và kĩ thuật ghép nối (15)

Thiết kế ngoại vi kỹ thuật ghép nối Nhóm 14 Giao thức MODBUS RTU Thành viên nhóm: Nguyễn Đức Tuấn Anh - B18DCDT006 Nguyễn Thanh Qúy - B18DCDT198 Phạm Việt Anh - B18DCDT013 Trịnh Văn Kiên - B18DCDT105 Đỗ Quang Minh - B18DCDT150 Nội dung Giới thiệu Modbus RTU Tài nguyên Modbus RTU Giao tiếp Modbus RTU So sánh loại Modbus Ưu nhược điểm Ứng dụng Modbus RTU 01 Giới thiệu Modbus RTU Giới thiệu Modbus RTU Các tin Modbus RTU cấu trúc 16bit đơn giản với CRC (Cyclic Redundant Checksum) 02 01 03 Sử dụng đường truyền Modbus RTU giao thức nối tiếp mở,sử dụng mơ hình Master / Slave, phát triển Modicon (nay Schneider Electric) Modbus RTU 16 bit sử dụng để đóng gói dạng dấu phẩy động, bảng, văn ASCII, hàng đợi liệu không liên quan khác vật lý RS-232 RS485 để truyền thơng hỗ trợ cho chương trình phần mềm thu thập liệu SCADA, HMI, OPC Server chương trình thu thập liệu thương mại thị trường 02 Tài nguyên Modbus RTU Tài nguyên Modbus RTU Lịch sử Modbus RTU • Modbus bắt nguồn cuối năm 70 kỷ trước.Khi nhà sản xuất PLC Modicon phát hành giao diện truyền thông Modbus cho mạng multidrop dựa kiến trúc master/client • Modbus interface ban đầu chạy RS-232, thực Modbus sau dùng RS-485 cho phép khoảng cách lớn, tốc độ cao khả mạng multidrop thực Tài nguyên Modbus RTU Tại Modbus lại phổ biến vậy? • Modbus sử dụng tài nguyên xử lý RAM ít, quan trọng năm đầu q trình tự động hóa cơng nghiệp • Kiểm tra CRC LRC có nghĩa lỗi đường truyền kiểm tra xác đến 99% 03 Giao tiếp Modbus RTU Giao tiếp Modbus RTU Giao thức Modbus Modbus giao thức truyền thông tầng Application theo mơ hình OSI, hỗ trợ giao mơ hình client/server thiết bị kết nối nhiều loại bus mạng khác Enter Text Enter Text Enter Text Cấu trúc nối mạng Modbus Giao tiếp Modbus RTU Giao thức Modbus Các dạng modbus phổ biến dử dụng ngày là: - Modbus/ASCII - Modbus/RTU - Modbus/TCP Một số kết nối khác Giao tiếp Modbus RTU Modbus RTU Cấu trúc tin Modbus RTU • Một tin Modbus RTU bao gồm: byte địa - byte mã hàm - n byte liệu - byte CRC Bản tin Modbus Giao tiếp Modbus RTU - Byte địa chỉ: dùng để xác định thiết bị mạng địa nhận liệu (đối với Slave) liệu nhận từ địa (đối với Master) Địa quy định từ – 254 - Byte mã hàm: được quy định từ Master, xác định yêu cầu liệu từ thiết bị Slave Ví dụ mã 01: đọc liệu lưu trữ dạng Bit, 03: đọc liệu tức thời dạng Byte, 05: ghi liệu bit vào Slave, 15: ghi liệu nhiều bit vào Slave … - Byte liệu: xác định liệu trao đổi giữa Master và Slave - Byte CRC: byte kiểm tra lỗi hàm truyền cách tính giá trị Byte CRC 16 Bit Giao tiếp Modbus RTU Modbus RTU Địa Modbus RTU Giao tiếp Modbus RTU 3, Nguyên tắc hoạt động MODBUS RTU Để kết nối với thiết bị Slave, Master gửi thơng điệp có: Địa thiết bị Là số từ đến 247 Thông điệp gửi tới địa tất slave chấp nhận, số từ 1-247 địa thiết bị cụ thể Mã chức Phụ thuộc vào thiết bị Dữ liệu Kiểm tra lỗi Xác định địa nhớ thiết bị hay chứa giá trị liệu viết nhớ thiết bị Là giá trị số 16 bit biểu diễn kiểm tra dự phịng tuần hồn (CRC) Giao tiếp Modbus RTU 3, Nguyên tắc hoạt động MODBUS RTU  MODBUS có tới 255 mã chức năng, (cuộn cảm đọc), (đầu vào rời rạc đọc), (bộ ghi Holding đọc), (bộ ghi đầu vào đọc) chức đọc sử dụng phổ biến Thí dụ, để đọc từ 16 bit liệu analog từ đồ nhớ thiết bị 5, Master gửi yêu cầu sau: 04 CRC Trong đó, địa thiết bị, 04 đọc ghi đầu vào, địa khởi đầu (địa 30,002), để đọc giá trị liệu kề xuất phát từ địa 30,002, CRC giá trị kiểm tra lỗi thơng điệp Thiết bị tớ, ngồi việc nhận liệu này, gửi lại trả lời sau: 04 aa bb cc CRC Giao tiếp Modbus RTU 4, Biểu diễn liệu Modbus RTU Khơng có phương pháp để tự động nhận dạng tốc độ truyền Việc biểu diễn liệu đơn giản, Bit quan trọng gửi nhận trước Chỉ có hai kiểu liệu Modbus: cuộn ghi Các cuộn dây đơn giản bit đơn Các bit BẬT (1) TẮT (0) Thanh ghi nhóm thành Thanh ghi đầu vào Thanh ghi giữ, Thanh ghi đầu vào báo cáo trạng thái số đầu vào bên dạng giá trị từ đến 65535 Các ghi giữ ban đầu thiết kế để lưu trữ chương trình tạm thời cho thiết bị điều khiển Modbus Các gói Modbus RTU nhằm mục đích gửi liệu 04 So sánh loại ModBus So sánh loại Modbus Trong cơng nghiệp – tự động hố có 03 loại Modbbus thông dụng Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP/IP Sự khác loại Modbus:  Modbus RTU: mã hoá dạng nhị phân với byte liệu byte truyền thơng có tốc độ truyền 9600 – 57600 baud  Modbus ASCII: đươc mã hoá dạng hexadecimal – bit, cần byte truyền thông cho byte thông tin  Modbus TCP/IP: Modbus TCP modbus RTU qua internet hay gọi Modbbus IP tương ứng với địa IP 05 Ưu điểm nhược điểm Ứng dụng Modbus RTU Ưu điểm Nhược điểm - Khoảng cách tối đa 1200m - - Giảm tối thiểu dây kết nối vào PLC => giảm modul PLC => giảm chi phí Tín hiệu khơng nhanh việc dùng trực tiếp analog 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 quản lý nhiều thiết bị đo lường, công nghiệp - Giảm không gian lắp đặt chuyển đổi có thiết kế mỏng nhỏ gọn so với Module mở rộng PLC - Độ ổn định nhiễu so với tín hiệu analog 420mA - Các Modul độc lập nên quản lý dể dàng 06 Ứng dụng Modbus RTU Ứng dụng Modbus RTU Sử dụng chuẩn truyền thông Modbus RTU:  Giúp kết nối tất thiết bị ( max 128 địa ) dây tín hiệu RS485  Dữ liệu từ analog truyền máy tính thơng qua dây RS485  Các tín hiệu mắc song song truyền vào Gateway để truyền lên internet thông qua Modul R-Key Z-key Ứng dụng Modbus RTU Ứng dụng Modbus RTU cơng nghiệp  Trong nhà máy, có nhiều thiết bị cảm biến, đo lường: Cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ Pt100 Chưa kể đến thiết bị công nghiệp nặng khác Không thể kéo dây nguồn, tín hiệu từ trung tâm giám sát, PLC (Master) tới thiết bị chức (Slave) Truyền thơng Modbus RTU cơng nghiệp Giải pháp: Ta cần kéo dây lõi: cho nguồn, cho tín hiệu truyền thơng Mobus RTU Như đủ để cấp nguồn truyền thông tín hiệu ON/OFF, đo lường từ Slave PLC, hay trung tâm giám sát Với Slave ta việc đặt ID cho chúng Thực tế tiết kiệm chi phí, giám sát theo thời gian thực, dễ thi công quản lý Giao thức MODBUS RTU THANKS FOR WATCHI NG ... RTU Để kết nối với thiết bị Slave, Master gửi thông điệp có: Địa thiết bị Là số từ đến 247 Thông điệp gửi tới địa tất slave chấp nhận, số từ 1-247 địa thiết bị cụ thể Mã chức Phụ thuộc vào thiết. .. vào Thanh ghi giữ, Thanh ghi đầu vào báo cáo trạng thái số đầu vào bên dạng giá trị từ đến 65535 Các ghi giữ ban đầu thiết kế để lưu trữ chương trình tạm thời cho thiết bị điều khiển Modbus Các... CRC Trong đó, địa thiết bị, 04 đọc ghi đầu vào, địa khởi đầu (địa 30,002), để đọc giá trị liệu kề xuất phát từ địa 30,002, CRC giá trị kiểm tra lỗi thông điệp Thiết bị tớ, vi? ??c nhận liệu này,