Modbus rtu là gì?
Modbus rtu chúng ta có thể hiểu một cách ngắn gọn và đơn giản đó là các phương pháp truyền thông tín hiệu cao cấp. Mục đích sử dụng thay thế cho các tín hiệu truyền thông cũ dạng analog 4 – 20mA, 0 – 10V, 0 – 5V hoặc dạng digital giúp điều khiển các thiết bị từ xa thông qua máy tính truyền dẫn đến tủ PLC
Trong thực tế các dòng analog, digital có thể nói là thay thế, tuy nhiên chúng không hoàn toàn bị loại bỏ khỏi dây chuyền sản xuất của nhà máy. Sự ra đời của modbus rtu có nhiệm vụ tập hợp các dòng analog này lại với nhau, từ đó tạo nên mô hình truyền thông dạng cây
Chúng ta có thể khẳng định việc: Hệ thống nhà máy lớn nếu chuyển đổi về dạng Modbus rtu thì sẽ nằm ở dạng chuyển đổi phân khúc tầng 2, trên nó là cả một hệ thống chuyển đổi cao cấp nhiều tầng hơn
Mô hình truyền thông modbus RTU
Trước tiên để hiểu rõ được mô hình truyền thông modbus rtu là gì, chúng ta cần nắm bắt được các ý chính sau :
Slave là gì?
Slave chính là các thiết bị chuyển đổi tất cả các tín hiệu của thiết bị trong dây chuyền sản xuất thành tín hiệu RS485 và đưa về tủ PLC, máy tính, biến tần.
Trong một dây truyền sản xuất lớn thường có rất nhiều slave
Master là gì?
Master là nơi thu thập nạp tất cả các dữ liệu truyền về dựa vào truyền thông RS485 do các Slave chuyển đổi.
Kết luận : Master và slave là một hệ thống thiết bị hỗ trợ lẫn nhau trong dây chuyền sản xuất của nhà máy. Mục đích giúp con người kiểm soát việc vận hành, điều khiển một cách dễ dàng, tiết kiệm chi phí
Mô hình truyền thông rtu được thực hiện như sau :
Các tín hiệu analog, áp suất, nhiệt độ, digital là các rễ phụ. Chúng tập hợp truyền về các rễ chính là các dạng truyền thông modbus RS485 / modbus RS232 hay gọi chung là các slave.
Các Slave này lại tập hợp truyền dữ liệu thông qua thân cây và cuối cùng là các thiết bị máy tính, điện thoại, biến tần, plc… chính là nơi để nhận thông tin kết quả của quá trình trên. Và đó cũng chính là quá trình tuần hoàn của modbus rtu
Tóm tắt quá trình : Thông qua hệ thống modbus rtu con người có thể ngồi tại trung tâm vừa có thể quan sát, điều khiển và quản lý tất cả các thiết bị giám sát nhiệt độ, áp suất, ph, co2, các loại van, cảm biến…
Những lợi ích từ mô hình truyền thông modbus rtu
Chúng ta có thể khẳng định rằng : Mô hình modbus rtu là hướng hội nhập mới trong nền công nghệ 4.0 hiện nay. Với những lợi ích to lớn mà chúng mang lại
- Tín hiệu modbus rtu luôn ổn định – Độ chính xác cao – Hoàn toàn không ảnh hưởng vấn đề bị nhiễu
Hiện nay việc xử lý nhiễu tín hiệu analog do nhiều nguyên nhân gây ra đang là vấn đề nóng hổi của các nhà máy. Trong khi đó truyền thông modbus rtu lại hoàn toàn không bị ảnh hưởng nhiễu
- Tiết kiệm chi phí nhân công – Đẩy nhanh tiến độ sản xuất
- Từ việc quá nhiều nhân công vận hành thủ công tại nhà máy. Hiện tại chỉ cần một vài người là có thể vận hành toàn bộ hệ thống từ xa bằng các máy móc tại trung tâm. Internet trong quá trình này là bổ trợ trung gian
- Máy móc vẫn hoạt động bình thường, ít khi bị dừng khi có các lỗi nhỏ về tín hiệu
- Tiết kiệm dây dẫn cũng như các thiết bị tủ điện
- Trước kia mỗi tín hiệu truyền là một dây dẫn kéo về tủ điện. Điều này dẫn đến trong tủ điện thì chằng chịt các bộ chuyển đổi tín hiệu analog. Nhưng khi sử dụng mô hình bạn sẽ thấy lượng dây dẫn sẽ đi ít lại và tủ điện rất trống
- Bên cạnh đó; khá nhiều trường hợp gặp phải dây dẫn truyền về nhiều gây chồng chéo lẫn lộn
Nhược điểm của truyền thông modbus rtu
Như chúng tôi đã phân tích ở trên truyền thông modbus rtu mang lại rất nhiều lợi ích. Tuy nhiên chúng vẫn có những nhược điểm chưa thể hoàn thiện như :
- Về tốc độ truyền nếu chúng ta dùng trực tiếp các dòng analog hoặc màn hình đọc hiển thị số dạng digital sẽ có tốc độ truyền nhanh hơn
- Mô hình modbus chỉ tối ưu nhất khi thời gian truyền tín hiệu từ 1s trở lại
- Đã dùng đường truyền modbus rtu thì bắt buộc các thiết bị lập trình PLC hoặc Scada phải có cấu hình mạnh
- Khi mất điện đột ngột sẽ dẫn đến tín hiệu truyền bị gián đoạn
Có thể nói những nhược điểm này là không đáng kể và đang được con người khắc phục xử lý. Hy vọng trong tương lai gần nhất truyền thông mobus rtu sẽ không có nhược điểm nào dù là nhỏ nhất
Nguyên lý làm việc của truyền thông modbus rtu
Truyền thông modbus rtu hoạt động dựa trên nguyên lý dạng Thu – Phát. Như ở trên chúng tôi đã giới thiệu về dạng Master – Slave.
Trong đó :
- Master thể hiện là máy tính, điện thoại, PLC, biến tần, HMI… đảm nhiệm chức năng Thu tín hiệu ( Nhận tín hiệu từ các Slave)
- Slave là các dạng truyền thông modbus rs485 hoặc rs232 ( Đa phần là Modbus Rs485) đảm nhận vai trò gom tín hiệu từ các nơi trong nhà máy về và truyền đến các Master thông qua mạng internet trung gian