Giao thức công nghiếp Modbus

ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 1 3/11/2015 BÀI GIẢNG Nguyễn Thị Huế Bộ môn Kĩ thuật đo và Tin học công nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN 2 3/11/2015 NỘI DUNG MÔN HỌC 1 2 5 Giới thiệu chung và lịch sử phát triển của các hệ thống đo và điều khiển công nghiệp Cơ sở kĩ thuật truyền tin công nghiệp Các thiết bị đo lường và chấp hành trong công nghiệp 3 4 7 Các bộ điều khiển khả trình Các thiết bị giám sát trong công nghiệp Một số hệ thống công nghiệp thực tế 6 Các giao thức công nghiệp tiêu biểu  Giáo trình “Màng thông tin công nghiệp” Hoàng Minh Sơn, nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật  Giáo trình “Hệ thống thông tin công nghiệp’ Phạm Thượng Hàn (chủ biên) Nhà xuất bản giáo dục  Giáo trình “Cảm biến công nghiệp”  Bài giảng “ Đo và điều khiển công nghiệp” Đào Đức Thịnh, bộ môn Kĩ thuật đo và Tin học công nghiệp.  …. 3 3/11/2015 Tài liệu tham khảo 4 3/11/2015 NỘI DUNG CHƯƠNG 6 6 Các giao thức công nghiệp tiêu biểu 1. MODBUS 2. AS-I 3. PROFIBUS 2. CAN 5. DEVICE NET 6. INTERBUS 7. FOUNDATION FIELDBUS 8. ETHERNER  Trong quá trình trao đổi thông tin trên mạng, các đối tác truyền thông cần thiết phải tuân theo các quy tắc thủ tục chung để phục vụ cho việc giao tiếp gọi là giao thức, giao thức chính là cơ sở cho việc thực hiện và sử dụng các dịch vụ truyền thông 5 3/11/2015 Khái niệm chung về giao thức  Giao thức thiết lập một tiêu chuẩn chung cho việc trao đổi dữ liệu giữa phần thu và phát trên mạng  Điều khiển một khung bản tin chung cho tất cả các thiết bị trên mạng 6 3/11/2015 Khái niệm chung về giao thức  Khởi tạo: Phần này khởi tạo các thông số của giao thức và bắt đầu truyền dữ liệu trên đường truyền  Tạo khung và đồng bộ khung: Phần này định nghĩa thời điểm khởi đầu và thời điểm kết thúc của khung để bên nhận có thể đồng bộ dữ liệu khi nhận.  Điều khiển luồng dữ liệu: để đảm bảo rằng với tốc độ này thì bên thu có thể nhận số liệu mà không bị thiếu.  Điều khiển truy cập đường truyền.  Phát hiện và sửa lỗi.  Điều khiển Time Out: áp dụng với các bộ truyền khi nó không nhận được dữ liệu trong khoảng thời gian định trước và bộ nhận không thể nhận được các bản tin trước đó. Quá trình xử lí giao thức có thể là mã hoá hoặc giải mã, như vậy việc xử lí giao thức chính là việc thực hiện một quá trình truyền thông dựa trên cơ sở của giao thức định sẵn. 7 3/11/2015 Quy định một giao thức  Đơn giản nhất, có thể dễ khắc phục sự cố:  Công nghiệp đòi hỏi hoạt động liên tục  Mức độ yêu cầu của các hệ thống truyền thông công nghiệp ở cấp độ phân xưởng là ở cấp thấp.  Chọn các giao thức đơn giản nhất có thể, ví dụ giao thức ASCII.  Tính bảo toàn dữ liệu khi truyền là cao  Trong môi trường công nghiệp có rất nhiều nhiễu điện từ  Các thiêt bị công suất lớn tập trung với mật độ cao  Cần thiết phải truyền số liệu sao cho không có lỗi  Giao thức được chọn phải có khả năng kiểm soát lỗi hiệu quả chẳng hạn như phương pháp soát lỗi CRC. 8 3/11/2015 Các yêu cầu cho các giao thức công nghiệp  Chuẩn hoá các giao thức:  Xuất phát từ yêu cầu trao đổi thông tin giữa các đối tác trao đổi thông tin (PLC, PC ) được sản xuất bởi các hãng khác nhau, cần thiết phải có giao thức truyền thông công nghiệp chung.  Cần chuẩn hóa các giao thức  Tốc độ truy cập các thông số cao:  Không đòi hỏi số lượng thông số lớn  Yêu cầu với việc cập nhật thông số từ các thiết bị trường nối tiếp nhau là gần như đồng thời. 9 3/11/2015 Các yêu cầu cho các giao thức công nghiệp  Kiến trúc giao thức  Cấu trúc mạng và kĩ thuật truyền dẫn  Cơ chế giao tiếp  Truy cập bus  Cấu trúc bức điện  Mã hóa  Bảo toàn dữ liệu 10 3/11/2015 6.1 MODBUS [...]... Modbus serial Cấu hình daisy/chain 3/11/2015 19 Cơ chế giao tiếp Các loại modbus Modbus chuẩn Modbus plus Modbus TCP/IP 3/11/2015 20 Modbus - Cơ chế giao tiếp Chu trình yêu cầu và đáp ứng của modbus chuẩn 3/11/2015 21 Modbus - Cơ chế giao tiếp Nguyên lí truy cập trong ModBus nói chung là Master/Slave, giao thức này cho 1 trạm chủ có thể giao tiếp với 247 trạm tớ Phân chia địa chỉ được trình bày trên hình... trúc giao thức 3/11/2015 14 Mô hình mạng Modbus Cấu hình của modbus 3/11/2015 15 Mô hình mạng Modbus 3/11/2015 16 6.1.2 Cấu trúc mạng Modbus đẽ dàng cấu hình với mọi cấu trúc mạng 3/11/2015 17 Mô hình mạng Modbus Mọi thiết bị PLC, HMI, Control Panel, Driver, Motion control, I/O Device… có thể kết nối trong mạng 3/11/2015 18 Mô hình mạng Modbus Modbus serial Cấu hình daisy/chain 3/11/2015 19 Cơ chế giao. .. hơn, khoảng cách dài hơn và mạng đa điểm (multi-drop) MODBUS là một hệ thống “chủ - tớ”, “chủ” được kết nối với một hay nhiều “tớ” “Chủ” thường là một PLC, PC, DCS, hay RTU “Tớ” MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường, tất cả được kết nối với mạng trong cấu hình multi-drop 3/11/2015 12 6.1.1 Kiến trúc giao thức Modbus thực chất là một chuẩn giao thức và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, vì vậy nó được... hơn 1,5 thời gian kí tực thì thiết bị nhật sẽ hủy bổ thông báo Kết thúc của khung truyền cũng lại là khoảng trống rỗi 3/11/2015 30 ModBus – Cấu trúc khung bản tin 3/11/2015 31 Modbus – các chức năng của Modbus Các thuộc tính của Modbus/ ASCII và Modbus/ RTU Modbus/ ASCII Modbus/ RTU ASCII 0 9 and A F LRC Longitudinal Redundancy Check character ':' Binary 0 255 CRC Cyclic Redundancy Check 3.5 chars silence... 3/11/2015 Từ 1 đến 247 Địa chỉ riêng biệt của các trạm tớ Dành cho tương lai 22 Modbus - Cơ chế giao tiếp Trong giao thức ModBus chuẩn dữ liệu có thể được truyền ở một trong 2 chế độ sau: ASCII: Rõ ràng, chẳng hạn sử dụng nó trong các thử nghiệm RTU: Gọn nhẹ và nhanh hơn, sử dụng trong các chế độ thông thường 3/11/2015 23 Modbus - Chế độ truyền ASCII Chế độ truyền ASCII (American Standard Code for Information... tra lỗi 3/11/2015 26 ModBus – Cấu trúc khung bản tin Trong cả hai chế độ truyền ASCII và RTU thì các bản tin phải đặt trong khung bản tin có điểm đầu và kết thúc Định dạng bản tin trong giao thức ModBus được trình bày trên hình sau Bắt đầu (Start) Trường địa Mã hàm Dữ liệu Kiểm soát lỗi CRC hoặc chỉ (Function) (data) LRC (Address) Kết thúc (Stop) (Error check) PDU ADU 3/11/2015 27 ModBus – Cấu trúc khung...6.1 MODBUS MODBUS là một protocol phổ biến bậc nhất được sử dụng hiện nay cho nhiều mục đích MODBUS đơn giản, rẻ, phổ biến và dễ sử dụng 3/11/2015 11 MODBUS MODBUS do Modicon (hiện nay thuộc Schneider Electric) phát triển năm 1979, là một phương tiện truyền thông với nhiều thiết bị... tin cần truyền thành chuỗi liên tục Số bit trên Byte: 1 Start bit; 8 bit data; 1,0 Parity bit; 1, 2 Stop bit Kiểm tra lỗi Parity 3/11/2015 25 ModBus – Cấu trúc khung bản tin Một bản tin của Modbus bao gồm nhiều thành phần và có chiều dài khác nhau Trong chế độ Modbus chuẩn có hai chế độ truyền (ASCII và RTU), mỗi bản tin sẽ được đóng khung, mỗi khung có nhiều kí tự có cấu trúc khác nhau tùy theo chế... 3/11/2015 28 ModBus – Cấu trúc khung bản tin Định dạng bản tin trong chế độ ASCII được trình bày trên hình sau; Bắt đầu Trường địa chỉ Mã hàm Dữ liệu Kiểm soát lỗi LRC Kết thúc 1 ký tự : 2 kí tự 2 kí tự N kí tự 2 kí tự 2 kí tự CR+LF Bắt đầu bằng đấu hai chấm (:) tức 3A Kết thúc bằng hai đấu quay lại và xuống dòng (CR-LF), tức hai kí tực ASCII 0D và 0A Phương pháp kiểm tra lỗi LRC 3/11/2015 29 ModBus –... 3/11/2015 even/odd none even/odd none 1 2 1 2 32 Modbus – Cấu trúc khung bản tin Tr ng đ a ch Chứa 2 kí tự ASCII hoặc 8 bít Giá trị từ 0 đến 247 (0 - F7h) Từng salver địa chỉ hòa từ 1-247 Master địa chỉ hóa slave bằng cách đặt địa chỉ của nó vào trường địa chỉ Slave trả lời cho master biết Slave nào đã trả lời Địa chỉ 0 sử dụng cho chế độ quảng bá 3/11/2015 33 Modbus – Cấu trúc khung bản tin Tr ng mã hàm . Message Protocol). 13 3 /11 /2 015 6. 1. 1 Kiến trúc giao thức 14 3 /11 /2 015 Kiến trúc giao thức  Cấu hình của modbus 15 3 /11 /2 015 Mô hình mạng Modbus 16 3 /11 /2 015 Mô hình mạng Modbus  Modbus đẽ dàng. dữ liệu 10 3 /11 /2 015 6. 1 MODBUS  MODBUS là một protocol phổ biến bậc nhất được sử dụng hiện nay cho nhiều mục đích. MODBUS đơn giản, rẻ, phổ biến và dễ sử dụng 11 3 /11 /2 015 6. 1 MODBUS  MODBUS. Modbus serial  Cấu hình daisy/chain 19 3 /11 /2 015 Mô hình mạng Modbus  Các loại modbus  Modbus chuẩn  Modbus plus  Modbus TCP/IP 20 3 /11 /2 015 Cơ chế giao tiếp