Giáo trình Truyền số liệu và mạng - Chương 4: Giới thiệu mạng công nghiệp

Chöông 4 :

Giới thiệu Maïng coâng nghieäp

4-1

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

NOÄI DUNG CHÍNH

Maïng MODBUS

Maïng CAN

4-2

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Modbus laø moät giao thöùc do haõng Modicon (sau naøy thuoäc

AGE vaø Schneider Automation) phaùt trieån.

Modbus moâ taû quaù trình giao tieáp giöõa moät boä ñieàu khieån vôùi

caùc thieát bò khaùc thoâng qua cô cheá yeâu caàu/ñaùp öùng. Vì lyù do

ñôn giaûn neân Modbus coù aûnh höôûng töông ñoái maïnh ñoái vôùi

caùc heä PLC cuûa caùc nhaø saûn xuaát khaùc.

Trong moãi PLC ngöôøi ta coù theå tìm thaáy moät taäp hôïp con caùc

dòch vuï ñaõ ñöa ra trong Modbus. Ñaëc bieät trong caùc heä thoáng

thu thaäp döõ lieäu vaø ñieàu khieån giaùm saùt (SCADA), Modbus

hay ñöôïc söû duïng treân caùc ñöôøng truyeàn RS232/485 gheùp noái

noái tieáp giöõa caùc thieát bò döõ lieäu ñaàu cuoái (PLC, PC, RTU)

4-3

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

MODBUS Serial line RS485: laø maïng söû duïng cô cheá

master/ Slave, toác ñoä truyeàn 1,200 ñeán 115Kbps vôùi giaù thaønh

thaáp.

Application

Presentation

Session

Modbus

7

6

5

4

3

Transport

Network

2

1

Master - Slave

RS485

Link

Physical

4-4

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

MODBUS TCP/IP: laø maïng söû duïng chuaån TCP/IP, Enternet

10Mbps hoaëc 100Mbps.

Application

Préeentation

Session

Modbus

7

6

5

4

3

Transport

Network

TCP

IP

Link

2

1

CSMA / CD

ETHERNET V2 ou 802.3

Physical

4-5

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

MODBUS Plus: laø maïng söû duïng giao thöùc Token Passing,

vôùi toác ñoä 1Mbps

Application

Presentation

Session

Modbus

7

6

5

4

3

Transport

Network

2

1

802.4 Token passing

RS485

Link

Physical

4-6

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Giao thöùc modbus coù 2 version:

ASCII transmission mode: Moãi byte trong message ñöôïc

gôûi nhö kyù töï ASCII

RTU transmission mode: Moãi byte trong message ñöôïc

gôûi nhö 2 soá hexadecimal

4-7

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Cheá ñoä ASCII

Moãi byte trong thoâng baùo ñöôïc göûi thaønh hai kyù töï ASCII 7 bit, trong

ñoù moãi kyù töï bieåu dieãn moät chöû soá hex. Öu ñieåm cuûa cheá ñoä naøy laø noù

cho pheùp moät khoaûng thôøi gian troáng toái ña moät giaây giöõa hai kyù töï maø

khoâng gaây ra loãi. Caáu truùc moät kyù töï khung göûi ñi ñöôïc theå hieän nhö

sau:

Start 0

1

2

3

4

5

6

P

Stop

4-8

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Moãi kyù töï bao goàm :

1 bit khôûi ñaàu (Startbit).

7 bit bieåu dieãn moät soá hex cuûa byte caàn göûi döôùi daïng

kyù töï ASCII (0 –9 vaø A – F), trong ñoù bit thaáp nhaát

ñöôïc göûi ñi tröôùc.

1 bit parity chaün/leû, neáu söû duïng parity.

1 bit keá thuùc (Stopbit) neáu söû duïng parity hoaëc 2 bit keát

thuùc neáu khoâng söû duïng parity.

4-9

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Cheá ñoä RTU:

Khi caùc thieát bò trong moät maïng Modbus chuaån ñaët cheá ñoä RTU

(Remote Terminal Unit), moãi byte trong thoâng baùo ñöôïc göûi thaønh moät

kyù töï 8 bit. Öu ñieåm chính cuûa cheá ñoä naøy so vôùi cheá ñoä ASCII laø hieäu

suaát cao hôn. Tuy nhieân, moãi thoâng baùo phaûi ñöôïc truyeàn thaønh moät

doøng lieân tuïc. Caáu truùc moät kyù töï khung göûi ñi ñöôïc theå hieän nhö sau:

Start 0

1

2 3

4

5

6 7

P

Stop

4-10

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Moãi kyù töï bao goàm :

1 bit khôûi ñaàu (Startbit).

8 bit cuûa byte thoâng baùo caàn göûi, trong ñoù bit thaáp nhaát

ñöôïc göûi ñi tröôùc

1 bit parity chaün/leû, neáu söû duïng parity.

1 bit keá thuùc (Stopbit) neáu söû duïng parity hoaëc 2 bit keát

thuùc neáu khoâng söû duïng parity.

4-11

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Caáu truùc khung cuûa MODBUS:

Modbus RTU

silence

Address Function

Data

Checksum

Silence >= 3,5 characters

Modbus ASCII

: Address Function

Data

Checksum CR LF

0D Hex 0A Hex

4-12

3A Hex

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Address Function

Data

Checksum

Coù giaù trò töø 0 -> 247

Giaù trò 0: ñöôïc duøng cho baûn tin broadcast

4-13

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Address Function

Data

Checksum

Coù giaù trò töø 1 -> 255

Chöùa giaù trò cuûa haøm caàn thöïc thi.

4-14

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Address Function

Data

Checksum

Coù giaù trò töø 0 -> 255

Chöùa thoâng tin cuûa haøm caàn thöïc thi.

4-15

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Address Function

Data

Checksum

Coù giaù trò töø 0 -> 255

Modbus RTU: CRC 2 bytes

Mobus ASCII: CRC 1 byte

4-16

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

Ví duï frame trong mode RTU

Function code = 03 : Read Holding Registers

Request :

1 byte

2 bytes

Slave Function First word

Number of

words to read

CRC16

Address code = 03

address

Response :

1 byte

2 bytes

Slave Function Number of Value of the

Address code = 03 bytes read first word

Value of the

last word

CRC16

4-17

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng MODBUS

New Modbus RS485

standard schematic

Maximum length of bus

1000 m at 19200 bps

Maximum number of stations (without repeater)

Maximum length of tap links

32 (31 slaves)

20 m for one tap link

40 m divided by the number of tap links

Bus polarisation

Line terminator

Common polarity

Ω

650 at 5V and common for the master

Ω

120 - 0,25Wm in series with 1nF 10V

Yes (Common) connected to the PG

4-18

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng CAN

CAN (Controller Area Network)

4-19

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM

Maïng CAN

4-20

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM