Modbus RTU sẽ hoạt động dựa trên nguyên tắc truyền tín hiệu thông qua Master (bên nhận) và Slave (bên truyền tín hiệu) thông qua địa chỉ thanh ghi. Các phương thức truyền tín hiệu của modbus có các dạng như RS-232, RS-485, Modbus TCP/IP sẽ truyền thông qua internet.
Hình : Cách chuyển đổi tín hiệu 4-20mA sang RS485
Bộ chuyển đổi Z-8AI nhận 8 tín hiệu analog dạng 4-20mA hoặc 0-10V chuyển sang Modbus RTU 2 dây trên nên tảng RS485 thông qua hệ Hexadecimal.
Cách đấu nối như sau:
A- (Master) <——> A- (Slave)
B+ (Master) <——> B+ (Slave)
GND (Master) <——-> GND (Slave)
Dây GND cần nối trong trường hợp khu vực đấu nối ở vùng nhiều sấm sét, máy móc hoạt động dòng lớn, nhiễu phức tạp…để tránh bị phá hỏng thiết bị hoặc tín hiệu thu được bị sai. Điện thế chênh lệch giữa GND hai bên tối đa là 7V.
e. Giao thức – giao diện RS485 và giao diện RS232 Giao thức RS485
So với chuẩn RS-232 thì chuẩn RS-485 sẽ sử truyền trên 2 dây A và B mà thôi. Cách thức hoạt động cũng sẽ là so sánh chênh áp giữa A và B theo logic 0 và 1 và không hề so sánh với đất. Việc này rất thích hợp cho các ứng dụng cần truyền tín hiệu đi xa vì giá trị của chúng chỉ là 0 với 1.
Hình :Mô hình giao tiếp RS485
Giả sử khi giá trị của A và B lần lượt là A = 1, B = 0 thì dữ liệu nhận biết data = 1. Ngược lại nếu A = 0 và B = 1 thì data = 0. Chính vì hoạt động theo cách trên mà khi truyền đi xa dù có sụt áp thì cũng không ảnh hưởng đến quá trình truyền dữ liệu.
Chênh áp giữa A và B trong khoảng -6 ÷ 1,6V thì dữ liệu nhận giá trị là 1
Chênh áp giữa A và B trong khoảng +1,5 ÷ +6V thì dữ liệu nhận giá trị là 0 Ưu điểm lớn nhất của chuẩn RS 485 chính là truyền đi xa tới 1200m và có thể kết nối nhiều thiết bị trên cùng một mạng chuẩn RS 485 và kết nối tối đa 32 thiết bị cùng lúc.
Giao thức RS232
RS232 còn được gọi là cổng COM thường được thấy trong các máy tính bàn và tất cả đều sử dụng công truyền thông theo chuẩn RS232 để giao tiếp các thiết bị khác như máy in, máy fax ….
RS232 sử dụng 3 dây, bao gồm: Tx (truyền) , Rx (nhận tín hiệu) và GND (đất). RS232 hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp giữa TX, Rx và GND.
Hình : Kết nối PLC với máy tính dùng cổng RS 232
Đặc điểm:
Khoảng cách truyền tối đa lên đến 15m
Tốc độ truyền là 20Kbps
Có hỗ trợ kết nối điểm – điểm trên một mạng Nhược điểm:
Không thể truyền đi xa do mất mát tín hiệu và không có khả năng phục hồi lại
Việc kết nối các thiết bị theo chuẩn RS-232 chỉ được thực hiện trong phạm vi 2 thiết bị mà thôi nên rất hạn chế nếu ta dùng đến nhiều thiết bị
f. Ứng dụng của giao thức Modbus
Giao thức Modbus RTU được sử dụng rất nhiều trong đời sống hiện nay. Đơn giản nhất mà chúng ta có thể thấy đó chính là hệ thống nhà thông minh smarthome. Chỉ cần 1 chiếc điện thoại có kết nối internet, ta có thể điều khiển tất cả các thiết bị trong nhà, kể cả khi chúng ta không có mặt ở nhà.
Còn trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa, chúng ta có thể hình dung là có thể ngồi ở 1 nơi rất rất xa các thiết bị trong nhà máy, chỉ cần có kết nối internet, ta vẫn biết được thông tin về tình hình hoạt động trong nhà máy: nhiệt độ ra sao, áp suất thế nào?
Việc sử dụng chuẩn truyền thông Modbus RTU giúp kết nối tất cả các thiết bị (max 128 địa chỉ) trên 2 dây tín hiệu RS485.
Hình : Các modbus slave nhận dữ liệu từ analog truyền về máy tính thông qua 2 dây RS485 Với mỗi modbus Slave tương ứng với một từ 4-8 tín hiệu Analog đầu vào hoặc nhiều hơn với 10 Digital. Các tín hiệu mắc song song nhau truyền vào Gateway để truyền lên internet thông qua Modul R-Key hoặc Z-key.
Như vậy tất cả các tín hiệu chỉ truyền đi trên 2 dây cho rất nhiều loại tín hiệu khác nhau thông qua các Modul Modbus RTU. PLC hay các thiết bị có chuẩn Moddbus có thể giao tiếp với các thiết bị đo tại bất kỳ nơi nào thông qua Modbus TCP hay còn gọi là Modbus IP.
3.3.5 An toàn, bảo mật cho hệ thống SCADA
Giải pháp bảo vệ cho hệ thống SCADA
Hệ thống SCADA hạ thế cần bảo vệ, sau khi đã xác định được mức độ thiệt hại (định tính) khi gặp các rủi ro, giờ là lúc cần lên các phương án bảo vệ.
Có 5 nguyên tắc cần lưu ý trong việc bảo vệ cho một hệ thống thông tin đó là:
- Nguyên tắc bảo vệ nhiều lớp (chiều sâu): cần xây dựng nhiều lớp bảo vệ cho tài sản. Ví dụ: cần nhiều lớp khóa; phòng vận hành chỉ cho một số người vào
- Nguyên tắc giới hạn truy cập: cấp phép cho ai, được làm những gì, trên tài nguyên nào. Ví dụ lọc địa chỉ IP.
- Nguyên tắc đa dạng: không dùng cùng một cách thức bảo vệ cho nhiều lớp khác nhau; cần dùng nhiều cách thức bảo vệ khác nhau cho mỗi lớp bảo vệ.
- Nguyên tắc gây khó hiểu: cần thực hiện che dấu các thông tin khiến những kẻ gian không thể dò la hoặc đoán được cách thức hoạt động. Ví dụ: mã hóa thông tin.
- Nguyên tắc đơn giản: đối với người sử dụng, người quản trị hệ thống thì cần có sự đơn giản khi sử dụng. Nếu quá phức tạp thì hệ thống sẽ mất tính sẵn sàng (Availability), đồng nghĩa với việc mất tính bảo mật.
Xây dựng hệ thống mạng truy cập, an ninh bảo mật, đảm bảo an toàn thông tin và an ninh truy cập cho hệ thống SCADA mới chạy chuẩn IEC 60870-5-104 đặt tại Trung tâm điều độ. Đảm bảo việc truyền tải dữ liệu trong hệ thống SCADA không bị mất gói hoặc nhầm địa chỉ khi có số lượng lớn các kết nối đồng thời.An ninh dữ liệu của hệ thống SCADA phải đảm bảo 03 yếu tố sau:
- Tính bảo mật: Các gói tin được thất lạc, mất gói, có xác thực khi truyền nhận các thong tin