Cách kết nối truyền thông Modbus TCP

1. Giới thiệu về mạng truyền thông Modbus

MODBUS do Modicon (hiện nay thuộc Schneider Electric) phát triển năm 1979, là một phương tiện truyền thông với nhiều thiết bị thông qua một cặp dây xoắn đơn.

MODBUS là một hệ thống Master – Slave, “Master” được kết nối với một hay nhiều “Slave”. “Master” thường là một PLC, PC, DCS, hay RTU. “Slave” MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường.

Hiện nay, có 03 chuẩn modbus đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp và tự động hóa là: Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP.

2. Modbus TCP

 Modbus-TCP/IP là giao thức Modbus được sử dụng trên đường truyền Ethernet, sử dụng mô hình TCP/IP để truyền thông.

 Modbus-TCP là 1 mạng Ethernet công nghiệp mở được nhận diện bởi Modbus-IDA User Organization.

 Cũng như các loại modbus khác, Modbus TCP/IP cũng sử dụng mô hình Master-Slave để truyền thông. Tuy nhiên, được triển khai trên nền Ethernet, sử dụng bộ giao thức TCP trên nền IP.

 Định dạng gói tin của Modbus TCP được thể hiện như sau:

3. Cách kết nối phần cứng

Bước 1 : Đầu tiên tôi sẽ kết nối TEST-4 vào Z-8AI. Theo tài liệu của hãng thì tôi sẽ kết AI-1 của Z-8AI với TEST-4 vào chân 7 ( – )  và 8 ( + ). TEST-4 tôi sẽ chọn chế độ Current 4-20mA Active.

Bước 2 : Tôi sẽ kết nối Z-8AI với R-KEY-LT

Z-8AI sử dụng DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17,5 để cấp nguồn và lấy tín hiệu ngõ ra Modbus RTU để giao tiếp với R-KEY-LT.

DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17,5 có 6 terminal : 1 – GND, 2- B(-), 3-A(+), 4-SHD, 7-AC(+) nguồn 24V(+), 8-PE, 9 AC(-) nguồn 24V (-).

R-KEY-LT chỉ 7 Terminal để giao tiếp với RS232 và RS485. Trong đó : 1 A ( + ), 2 B ( – ), # GND, 4 RTS, 5 CTS, 7 Rx. Như vậy, để kết nối Modbus RTU RS 485 chúng ta sẽ dùng 2 Terminal 1 – A(+) và 2- B(-). Nguồn cấp 24Vdc vào 8-9.

Chúng ta sẽ kết nối 2- B(-) của DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17,5 với 2 B ( – ) của R-KEY-LT và  3-A(+) của DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17,5  với 1 A ( + )  của R-KEY-LT.

Nguồn cấp 24Vdc sẽ cấp vào 7-AC(+) nguồn 24V(+), 8-PE, 9 AC(-) của DIN RAIL Z-PC-DINAL2-17 và 8-9 của R-KEY-LT.

Cài đặt Z-8AI và R-KEY-LT

Chúng ta sẽ dùng phần mềm Easy setup của hãng Seneca để cài đặt Z-8AI với Z-8AI số 1 là Slave 1 với input đầu vào là 4-20mA. Và Z-8AI số 2 với slave là 9 và input đầu vào cũng là 4-20mA.

Cài đặt R-KEY-LT bằng phần mềm SDD của hãng Seneca. Tại SDD chúng ta sẽ thay đổi được địa chỉ của R-KEY-LT để giao tiếp với Modbus Poll.

4. Cách cài đặt Gateway R-KEY-LT

Chúng ta lưu ý rằng gateway R-KEY-LT là một gateway 2 chiều có thể chuyển đổi được Modbus RTU sang Modbus TCP-IP và ngược lại. Cách cài đặt như sau :

• Ngắt nguồn R-Key-LT
• SW2 bật hết lên ON
• Cấp nguồn lại cho R-Key-LT
• Đưa SW2 của R-Key-LT về OFF
• Sau đó các bạn sử dụng phần mềm Seneca Discovery divice để tìm địa chỉ IP của cảm biến.
• Kết nối cổng RJ45 với Hud mạng Internet của bạn.

Phần mềm SDD sẽ quét ra địa chỉ IP mà Gateway đang kết nối. Sau đó, bạn bấm Stop để dừng việc tìm kiếm.

Chọn vào Assign IP để thay đổi địa chỉ của R-KEY-LT tùy ý. Lưu ý là chúng ta chỉ thay đổi cái ô nhớ cuối cùng và không được trùng với các địa chỉ IP khác trong mạng LAN.

Chúng ta thấy rằng ban đầu Gateway có IP là 192.168.1.2 chúng ta có thể tùy ý đổi IP của gateway thành một địa chỉ IP mới thành 192.168.1.197. Chúng ta lưu ý là chỉ có thể đổi địa chỉ IP cuối cùng thôi nhé.

Sau đó, chúng ta nhập địa chỉ IP mới vào thanh tìm kiếm chrome để cài đặt cấu hình cho gateway R-KEY-L

Tài khoản đăng nhập và password mặc định của R-KET-LT là “admin”. Sau khi đăng nhập vào chúng ta sẽ thấy

IP mới tại Actual IP Server : 192.168.1.197

Mask : 255.255.255.0

Actual Gateway address : 192.168.1.1

Các thống số này đều là mặc định theo IP của hệ thống mạng chỉ có IP của gateway là chúng ta có thể thay đổi được.

Hướng dẫn đọc tín hiệu modbus TCP-IP thông qua modbus poll

Việc đầu tiên bạn cần làm là download modbus poll về. Bạn vào google tìm kiếm và tải modbus poll về nhé.

Sau khi tải xong bạn mở Modbus poll lên. Sau đó vào phần Connection nằm phía trên thanh công cụ modbus poll. Tại đây, bạn chọn Modbus TCP-IP. Sau đó gõ địa chỉ IP của Gateway R-KEY-LT là 192.168.1.197 và TCP/IP PORT là 502.

Lưu ý rằng : địa chỉ IP và PORT phải giống với cấu hình của gateway R-KEY-LT thì mới giao tiếp được. Sau khi chọn kiểu kết nối Modbus TCP-IP xong chúng ta cần chọn Slave sao cho đúng với địa chỉ slave của Z-8AI.

Khi bạn kết nối chưa đúng thì Modbus poll sẽ thông báo No connection ở trên hoặc nổi bảng thông báo Modbus Connection Failed. Modbus timeout.

Khi kết nối Modbus TCP-IP giữa R-KET-LT và Modbus poll thành công thì thông báo No Connection biến mất.

Mình có 02 bộ Z-8AI với hai địa chỉ lần lượt là Slave 1 và 9. Để đọc bộ số 01 chúng ta vào phần Setup để chọn để chọn Read/Write Definition.

Tại bảng hiện ra chúng ta sẽ chọn Slave ID là 1 tương ứng với Z-8AI số1. Còn nếu muốn đọc còn Z-8AI thứ 2 với địa chỉ Slave ID là 9 tương ứng với Z-8AI số 2.

Bước này nếu bạn chọn Slave ID không đúng với Slave của Z-8AI thì phần mềm Modbus Poll sẽ không có thông báo gì cho chúng ta biết. Vì thế chúng ta phải chắc chắn biết được địa chỉ Slave của Z-8AI là bao nhiêu. Nếu các bạn dùng các thiết bị khác thì cũng tương tự.

Sau khi kết nối thành công giữa modbus poll và gateway R-KEY-LT chúng ta dùng TEST-4 phát tín hiệu 4-20mA vào Z-8AI tại thanh ghi số 2.

Bộ TEST-4 có độ phân giải rất cao nên khi phần mềm modbus poll đọc cũng sẽ hiển thị 3 số lẻ phía sau của TEST-4 khi phát vào Z-8AI. Đôi khi số giữa TEST-4 phát ra và Modbus poll hiển thị sẽ bị lệch 0,001-0,004 là điều bình thường bởi độ phân giải này là 1/1000mA.

Tương tự, để đọc con Z-8AI số 2 bạn chỉ cần đổi Slave ID là 9 thì phần mềm Modbus Poll sẽ đọc được con Z-8AI thứ 2 như con số 1.