RTU là gì?

Related Articles

RTU là gì ? Những thuật ngữ hay được nhắc đến như khung tiếp thị quảng cáo Modbus RTU, Rs232 là thế nào ? Tất cả những thiết bị này đều là những thành phần không hề thiếu là trạm thu thập dữ liệu trung gian trong hệ Scada …

RTU là gì ?

rtu-la-gi

RTU là gì ? – Thiết bị đầu cuối RTU / Gateway ( viết tắt theo Tiếng Anh : Remote Terminal Unit / Gateway ) là thiết bị đặt tại trạm điện hoặc nhà máy sản xuất điện phục vụ việc tích lũy và truyền tài liệu về mạng lưới hệ thống SCADA của Trung tâm điều độ mạng lưới hệ thống điện hoặc Trung tâm điều khiển và tinh chỉnh. – Nguồn tìm hiểu thêm Wikipedia

RTU là một thiết bị điện tử độc lập, được điều khiển bằng vi xử lý, giao tiếp các đối tượng trong thể giới vật lý với hệ thống điều khiển phân tán hoặc hệ thống SCADA bằng cách truyền dữ liệu từ xa đến hệ thống chính và bằng cách sử dụng tin nhắn từ hệ thống giám sát chính để điều khiển các đối tượng được kết nối. Nó có nhiệm vụ chính là kiểm soát và thu thập dữ liệu từ thiết bị xử lý tại địa điểm từ xa và chuyển dữ liệu này trở lại trạm trung tâm. Nó thường có cơ sở để có các chương trình cấu hình và điều khiển được tải động từ trạm trung tâm.

RTU gồm có cổng truyền thông tin về TT điều khiển và tinh chỉnh, những kênh vào ra ( IO ) như : Đo lường, cảm ứng, thông tư trạng thái, tinh chỉnh và điều khiển. RTU cũng hoàn toàn có thể tích lũy tín hiệu từ những thiết bị mưu trí khác ( IED ) .

Giao thức Modbus RTU

Giao thức Modbus RTU – khái niệm, cấu trúc, hoạt động giải trí, ứng dụng, và ưu điểm yếu kém của nó .

Giao thức Modbus RTU là gì ?

Modbus là một giao thức tiếp thị quảng cáo tiếp nối đuôi nhau bắt đầu được Modicon ( nay là Schneider Electric ) trình làng năm 1979 để sử dụng với những bộ điều khiển và tinh chỉnh logic lập trình PLC. Modbus đã trở thành một giao thức tiếp thị quảng cáo tiêu chuẩn trong thực tiễn và hiện là phương tiện đi lại thông dụng để liên kết những thiết bị điện tử công nghiệp .

Mô hình kết nối tín hiệu Modbus RTU đưa lên internet

Giao thức Modbus RTU là một giao thức mở, sử dụng đường truyền vật lý RS-232 hoặc RS485 và mô hình dạng Master-Slave .

Modbus trở thành một chuẩn truyền thông công nghiệp tiêu chuẩn bởi nó : ổn định – đơn giản – dể sử dụng & miễn phí. Điều này có nghĩa rằng các nhà sản xuất có thể tự tích hợp chuẩn Modbus vào sản phẩm của họ mà không cần trả tiền bản quyền. 

Chỉ cần những thiết bị cùng chung một chuẩn với nhau thì hoàn toàn có thể tiếp xúc với nhau mà không cần chăm sóc nó là thiết bị gì của hãng nào. Đây chính là ưu điểm tiêu biểu vượt trội so với những chuẩn tiếp thị quảng cáo khác như : Profibus, Canopen, Manchester .

Modbus RTU tương đối dễ tiến hành và bảo dưỡng so với những tiêu chuẩn khác và đặt ra một vài hạn chế ngoài size trên định dạng của tài liệu được truyền .

Modbus được sử dụng để liên kết với máy tính với những thiết bị đầu cuối ( RTU ) hay mạng lưới hệ thống SCADA ). Có nhiều loại Modbus : Modbus RTU, Modbus TCP / IP, Modbus ASCII .

Cấu tạo của giao thức Modbus RTU :

Thông thường thì một frame truyền Modbus RTU bao gồm: 1 byte địa chỉ  –  1 byte mã hàm – n byte dữ liệu – 2 byte CRC được mô tả như hình ở dưới:

Cấu tạo giao thức Modbus RTU

  • Byte địa chỉ: để xác định thiết bị mạng địa chỉ được nhận dữ liệu (đối với Slave) hoặc dữ liệu nhận được từ địa chỉ nào (đối với Master). Địa chỉ này được quy định từ 0 – 254.

  • Byte mã hàm: được quy định từ Master, dùng để xác định yêu cầu dữ liệu từ thiết bị Slave. Ví dụ mã 01: đọc dữ liệu lưu trữ dạng Bit, 03: đọc dữ liệu tức thời dạng Byte, 05: ghi dữ liệu 1 bit vào Slave,…

  • Byte dữ liệu: dùng để xác định dữ liệu trao đổi giữa Master và Slave.

    • Đọc dữ liệu:  

      • Master : 2 byte địa chỉ tài liệu – 2 byte độ dài tài liệu
      • Slave : 2 byte địa chỉ tài liệu – 2 byte độ dài tài liệu – n byte tài liệu đọc được
    • Ghi dữ liệu:   

      • Master : 2 byte địa chỉ tài liệu – 2 byte độ dài tài liệu – n byte tài liệu cần ghi
      • Slave : 2 byte địa chỉ tài liệu – 2 byte độ dài tài liệu
  • Byte CRC: 2 byte kiểm tra lỗi của hàm truyền và cách tính giá trị của Byte CRC 16 Bit

Modbus RTU hoạt động giải trí như thế nào ?

Modbus RTU hoạt động giải trí dựa trên nguyên tắc Master – Slave tức là một bên nhận ( Master ) và một bên truyền tín hiệu ( Slave ) trải qua địa chỉ thanh ghi. Phương thức truyền của Modbus RTU bằng đường truyền vật lý RS232 hoặc RS485, Modbus TCP / IP thì truyền trên địa chỉ IT trải qua Internet .

Cách chuyển đổi tín hiệu 4-20mA sang RS485

Bộ chuyển đổi Z-8AI nhận 8 tín hiệu analog dạng 4-20 mA hoặc 0-10 V chuyển sang Modbus RTU 2 dây trên nên tảng RS485 trải qua hệ Hexadecimal .

Ứng dụng của giao thức Modbus RTU

Giao thức Modbus RTU được sử dụng rất nhiều trong đời sống lúc bấy giờ. Đơn giản nhất mà tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy đó chính là mạng lưới hệ thống nhà mưu trí smarthome. Chỉ cần 1 chiếc điện thoại thông minh có liên kết internet, ta hoàn toàn có thể điều khiển và tinh chỉnh tổng thể những thiết bị trong nhà, kể cả khi tất cả chúng ta không xuất hiện ở nhà .

Còn trong nghành công nghiệp tự động hóa, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tưởng tượng là hoàn toàn có thể ngồi ở 1 nơi rất rất xa những thiết bị trong nhà máy sản xuất, chỉ cần có liên kết internet, ta vẫn biết được thông tin về tình hình hoạt động giải trí trong xí nghiệp sản xuất : nhiệt độ ra làm sao, áp suất thế nào ?

Việc sử dụng chuẩn tiếp thị quảng cáo Modbus RTU giúp liên kết toàn bộ những thiết bị ( max 128 địa chỉ ) trên 2 dây tín hiệu RS485 .

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 trải 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.

Ưu điểm và điểm yếu kém của giao thức Modbus RTU

Được ứng dụng thoáng đãng như vậy, Modbus RTU cũng có những ưu điểm yếu kém riêng .

Ưu điểm:

Modbus RTU điển hình nổi bật với những ưu điểm sau :

  • Giảm số lượng dây liên kết về cho PLC, tối ưu hóa khoảng trống nhà xưởng hay nơi thao tác .
  • Có thể dùng cho nhiều loại thiết bị có chung cổng Modbus RTU
  • Tiết kiệm một số lượng lớn module lan rộng ra PLC .
  • Các dạng tín hiệu 2 dây RS-485 đều có năng lực truyền đi xa lên đến 1200 m mà không sợ mất tín hiệu hay tài liệu .
  • Ổn định và ít bị nhiễu hơn so với tín hiệu analog 4-20 ma
  • Các module hoạt động giải trí độc lập nên sẽ thuận tiện quản trị

Nhược điểm:

Tuy nhiên, Modbus RTU cũng có những điểm yếu kém của nó :

  • Do Modbus là giao thức chính / phụ, nên không có cách nào để thiết bị trường “ báo cáo giải trình ngoại lệ ” ( ngoại trừ qua Ethernet TCP / IP, được gọi là open-mbus ) – nút chính phải liên tục thăm dò từng thiết bị trường và tìm kiếm đổi khác trong tài liệu. Điều này tiêu tốn băng thông và thời hạn mạng trong những ứng dụng mà băng thông hoàn toàn có thể đắt .Tín hiệu sẽ chậm hơn việc sử dụng trực tiếp như tín hiệu analog hay digital

  • Do Modbus được thiết kế vào cuối những năm 1970 để giao tiếp với các bộ điều khiển logic khả trình, nên số lượng kiểu dữ liệu được giới hạn ở những loại được hiểu bởi PLC tại thời điểm đó. Đối tượng nhị phân lớn không được hỗ trợ.

  • Modbus bị hạn chế địa chỉ 254 thiết bị trên một link tài liệu, điều này số lượng giới hạn số lượng thiết bị trường hoàn toàn có thể được liên kết với trạm chủ .Cần trang bị một PLC hay Scada có cấu hình mạnh để đọc hết các thanh ghi của nhiều modbus.

  • Việc truyền Modbus phải liền kề nhau, điều này số lượng giới hạn những loại thiết bị liên lạc từ xa với những thiết bị hoàn toàn có thể đệm tài liệu để tránh những khoảng trống trong quy trình truyền .
  • Bản thân giao thức Modbus không cung ứng bảo mật thông tin chống lại những lệnh trái phép hoặc chặn tài liệu .

RS485 và RS232

RS485 là gì ?

Chuẩn RS 485 chỉ truyền trên 2 dây và B sử dụng sự chênh lệch áp giữa A và B theo logic 0 hoặc 1 chứ không hề so sánh với đất. Điều này bảo vệ tín hiệu truyền đi xa bởi khi nếu có trường hợp sụt áp thì đồng thời hai dây đều sụt áp nên tín hiệu vẫn bảo vệ logic 1 hoặc 0 .

Mô hình giao tiếp RS485

Giả sử A = 1, B = 0 thì thì tài liệu phân biệt data = 1 và khi A = 0, B = 1 thì tài liệu phân biệt là data = 0. Do cách so sánh trên thì khi bị suy giảm thì sữ chênh lệch điện áp vẫn không đổi chính cho nên vì thế mà tín hiệu truyền trên RS 485 đi rất xa mà vẩn bảo vệ đúng chuẩn .

+ Khi sự chênh lệch điện áp giữa A và B nằm trong khoảng -1,6V đến -6V thì dữ liệu được nhận tương ứng với mức 1 .

+ Khi sự chênh lệch điện áp giữa A và B nằm trong khoảng +1,5 đến +6V thì dữ liệu được nhận tương ứng với mức 0 .

Ưu điểm lớn nhất của chuẩn RS 485 chính là truyền đi xa tới 1200 m và hoàn toàn có thể liên kết nhiều thiết bị trên cùng một mạng chuẩn RS 485 và liên kết tối đa 32 thiết bị cùng lúc .

RS232 là gì ?

RS232 còn được gọi là cổng COM thường được thấy trong những máy tính bàn và tổng thể đều sử dụng công truyền thông theo chuẩn RS232 để tiếp xúc những thiết bị khác như máy in, máy fax … .

RS232 sử dụng 3 dây, gồm có : Tx ( truyền ), Rx ( nhận tín hiệu ) và GND ( đất ). RS232 hoạt động giải trí dựa trên sự chênh lệch áp giữa TX, Rx và GND .

Kết nối PLC với máy tính dùng cổng RS 232

– Nhược điểm của chuẩn truyền RS232 là tín hiệu không thể truyền đi xa, do việc mất mát tín hiệu không thể phục hồi được. Và việc kết nối theo chuẩn RS232 chỉ được thực hiện giao tiếp giữa 2 thiết bị (point-to-point) nên hạn chế số lượng thiết bị có trong mạng.

– Một số đặc điểm của chuẩn truyền RS232 là: tốc độ truyền là 20Kbps, khoảng cách truyền tối đa là 15m, hỗ trợ kết nối điểm-điểm trên một mạng.

Sự khác nhau giữa RS485 và RS232

Sự phát triển của công nghệ PLC hay SCADA chỉ cần có chuẩn truyền thông Modbus RTU là có thể nhận hết tất cả các thiết bị Analog hoặc Digital thông qua các bộ chuyển đổi tín hiệu Modbus.

Tuy nhiên hầu hết những tín hiệu truyền về PLC hay SCADA đều dạng Digital, Analog, nhiệt độ … Để xử lý yếu tố này tất cả chúng ta cần sử dụng những bộ chuyển đổi tín hiệu chuyên được dùng sang Modbus .

Tìm hiểu thêm về: Mô hình hệ thống SCADA

More on this topic

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Advertismentspot_img

Popular stories