Cơ chế giao tiếp của chuẩn truyền thông Modbus phụ thuộc vào hệ thống truyền thông cấp thấp. Có thể phân chia ra thành hai loại là mạng Modbus chuẩn và Modbus trên các mạng khác (ví dụ TCP/IP, Modbus Plus, MAP).
Mạng Modbus chuẩn
Các cổng Modbus chuẩn trên các bộ điều khiển của Modicon cũng nhƣ một số nhà sản xuất khác sử dụng giao tiếp nối tiếp RS232C. Các bộ điều khiển này có thể đƣợc nối mạng trực tiếp hoặc qua các Modem. Các trạm Modbus giao tiếp với nhau qua cơ chế chủ/tớ, trong đó chỉ một thiết bị chủ có thể chủ động gửi yêu cầu, còn các thiết bị tớ sẽ đáp ứng bằng dữ liệu trả về hoặc thực hiện một hành động nhất định theo yêu cầu. Các thiết bị chủ thông thƣờng là các máy tính điều khiển trung tâm hay các thiết bị lập trình, trong khi đó các thiết bị tớ có thể là các bộ điều khiển PLC hoặc các bộ điều khiển số chuyên dụng khác.
Chủ
Yêu cầu
Đáp ứng
Tớ Tớ Tớ
Hình 1.19: Cơ chế giao tiếp chủ/tớ ở chế độ truy vấn một thiết bị tớ Lớp ứng dụng Modbus Khách/Chủ Modbus Chủ/Tớ EIA/TIA-485 (EIA/TIA-232)
26
Chủ
Yêu cầu
Tớ Tớ Tớ
Yêu cầu Yêu cầu
Hình 1.20: Cơ chế giao tiếp chủ/tớ ở chế độ quảng bá
Một trạm chủ có thể gửi thông báo yêu cầu tới một trạm tớ nhất định nào đó hoặc gửi thông báo đồng loạt tới tất cả các trạm tớ. Chỉ trong trƣờng hợp nhận đƣợc yêu cầu riêng, các trạm tớ mới gửi thông báo đáp ứng trả lại trạm chủ. Trong một thông báo yêu cầu có chứa địa chỉ trạm nhận, mã hàm dịch vụ bên nhận cần thực hiện, dữ liệu đi kèm và thông tin kiểm soát lỗi.
Modbus trên các mạng khác
Các mạng Modbus Plus và MAP sử dụng Modbus là giao thức cho lớp ứng dụng, các thiết bị có thể giao tiếp theo cơ chế riêng của mạng đó. Ví dụ trong giao tiếp tay đôi (Peer-to-peer), mỗi bộ điều khiển có thể đóng vai trò hoặc là chủ hoặc là tớ trong các lần giao dịch (một chu kỳ yêu cầu – đáp ứng) khác nhau. Một trạm có thể cùng một lúc có quan hệ logic với nhiều trạm khác, vì vậy nó có thể đồng thời đóng vai trò là chủ và tớ trong các giao dịch khác nhau.
Nhìn nhận ở mức giao tiếp thông báo, giao thức Modbus trên các mạng khác vẫn tuân theo nguyên tắc chủ/tớ mặc dù phƣơng pháp giao tiếp mạng cấp thấp có thể là tay đôi. Khi một bộ điều khiển gửi một yêu cầu thông báo thì nó đóng vai trò là chủ và chờ đợi đáp ứng từ một thiết bị tớ. Ngƣợc lại, một bộ điều khiển sẽ đóng vai trò là tớ nếu nó nhận đƣợc thông báo yêu cầu từ một trạm khác và phải gửi trả lại đáp ứng.
Giao thức Modbus định nghĩa khuôn dạng của thông báo yêu cầu cũng nhƣ của thông báo đáp ứng.
Một thông báo yêu cầu bao gồm các phần sau:
- Địa chỉ trạm nhận (0 – 247), trong đó 0 là địa chỉ gửi đồng loạt. - Mã hàm chỉ thị hành động trạm tớ cần thực hiện theo yêu cầu.
- Dữ liệu chứa thông tin mà trạm tớ cần cho việc thực hiện hàm đƣợc gọi. - Thông tin kiểm tra giúp trạm tớ kiểm tra độ toàn vẹn của bản tin nhận đƣợc.
27
Thông báo đáp ứng cũng bao gồm các thành phần giống nhƣ thông báo yêu cầu. Địa chỉ ở đây là địa chỉ của trạm tớ đã thực hiện yêu cầu và gửi lại đáp ứng. Trong trƣờng hợp bình thƣờng, mã hàm đƣợc giữ nguyên nhƣ trong thông báo yêu cầu và dữ liệu chứa kết quả thực hiện hành động (nội dung hoặc trạng thái các thanh ghi). Nếu xảy ra lỗi, mã hàm trong bản tin trả lại đƣợc sửa để biểu thị đáp ứng trả về là một thông báo lỗi, còn dữ liệu sẽ mô tả chi tiết lỗi đã xảy ra. Phần kiểm lỗi giúp trạm chủ xác định độ chính xác của nội dung thông báo nhận đƣợc.
Địa chỉ thiết bị Mã hàm
Dữ liệu Kiểm soát lỗi
Địa chỉ thiết bị Mã hàm
Dữ liệu Kiểm soát lỗi
Hình 1.21: Chu trình yêu cầu – đáp ứng của Modbus