Bộ truyền thông RS232/RS485 sang Ethernet

Profibus, Profibus-DP/PA, Ethernet hay Profinet là những giao thức truyền thông trong hệ thống mạng công nghiệp. Điểm chung cho mọi đường dây tín hiệu này đều dùng dạng RS232, RS485 hoặc RS422. Nhìn chung, các hệ thống giao thức mạng chủ yếu sẽ dùng dạng tín hiệu này. Chính vì thế, bài viết hôm nay, một dạng thiết bị hay được sử dụng trong các giao thức trên. Đó là bộ truyền thông ModBus RTU RS232/RS485 sang Ethernet/RS485.

Nguồn gốc của bộ này được thiết kế và sản xuất tại Ý đến từ hãng SENECA lâu đời. Bên cạnh đó, mọi thiết bị công nghiệp đến từ hãng này theo tiêu chuẩn của châu ÂU-G7. Chính vì vậy, xét về chất lượng cũng như độ ổn định thì đáng tín cậy. Tuy nhiên, đây cũng là sản phẩm mới so với các bộ PLC và module của PLC nên chưa được nhiều người sử dụng. Dẫu vậy, theo như một số tài liệu phân tích kỹ thuật của khách hàng thì bộ này hoàn toàn đáng tin cậy khi dùng.

Bộ truyền thông ModBus RTU RS232/RS485 sang Ethernet

Truyền thông ModBus RTU là dạng truyền thồng của 3 loại giao tiếp RS232, RS485 và RS422. Đây là thuật ngữ dùng để ám chỉ các loại truyền thông này, và hầu như nó cũng sẽ dùng trong các phương tiện hay bài khoa học ngày nay.

Tuy nhiên, phổ biến nhất trong hệ thông giao thức này vẫn là truyền thông giao thức mạng ModBus RS232 và RS485. Còn lý do chúng phổ biến thì dựa vào một số nguyên nhân khách quan về mức độ sử dụng. Hoặc dựa vào ưu và nhược của từng mỗi loại. Nhưng, lý do quan trọng cũng xuất phát từ các dòng PLC ngày nay chủ yếu là RS232/RS485.

Đối với việc giao tiếp RS232, đặc điểm của giao tiếp này chỉ cho phép kết nối giữa 1 “Slave-Slave”.  Còn đối với dạng truyền thông RS485, dùng để kết nối nhiều thiết bị cùng lúc. Có thể là giữa “Master – Slave” hoặc nhiều “Slave-Slave” với nhau.

Bên cạnh, dạng giao thức trên còn có thêm một loại đó là ModBus TCI/IP.  Đây là kiểu loại truyền thông bằng dây mạng hay dây Ethernet. Tức là, các thiết bị được kết nối với nhau dưới dạng RS232 hoặc RS485. Sau đó, ngõ ra sẽ dùng mạng Ethernet kết nối đến một cục Modem của wifi. Lúc này, chúng ta sẽ truy cập dữ liệu bằng địa chỉ IP của bộ truyền thông sang Ethernet.

Thì lúc đó, chúng ta sẽ có thể hiểu thị hay giám sát nguyên toàn bộ hệ thống. Mà thông qua một địa chỉ IP.

Đối với lĩnh vực này, mình đã có một bài viết để giải thích các khái niệm cơ bản. Đồng thời có một vài ví dụ minh họa về nó. Các bạn nào chưa hiểu thì có thể truy cập đường link dưới đây nhé!

Tham khảo bài viết: Hệ thống giao thức truyền thông ModBus là gì? Khái niệm – Ứng dụng của nó trong công nghiệp.

Bộ truyền thông ModBus RS232/RS485/TCP-IP

Bộ truyền thông ModBus này, dùng để kết nối các dạng ngõ vào RS232 hoặc RS485. Sau đó, nó sẽ truyền thông đến một Slave khác hoặc đến Master bằng RS485 hoặc bằng đường dây Ethernet. Riêng đặc biệt chỗ kết nối Ethernet này, chúng ta có thể truyền thông đến Modem Wifi để có thể truy cập bằng TCP/IP.

Dạng truyền thông bằng TCP/IP này sẽ được truy cập thông qua địa chỉ (Address) trên máy tính. Cái địa trỉ Address này chúng ta sẽ được cài đặt tại một dạng phần mềm. Tôi sẽ lấy ví dụ đến từ hãng, đó là phần mềm “SENECA Discovery Device”.

Lúc này, khi ta quét thiết bị truyền thông ModBus bằng phần mềm. Nó sẽ hiển thị địa chỉ IP lên. Ví dụ như 192.168.1.XX. Đối với ký tự XX này là chúng ta có thể thay đổi tùy ý, như là 192.168.1.1 hoặc 192.168.10.

Tiếp đến, sẽ sử dụng trình duyệt như Chrom, Coc Coc, Internet Explorer… Tại ngay vị trí thanh tìm kiếm, bạn sẽ nhập địa chỉ mà đã thiết lập từ trước. Nó sẽ hiển lên dạng “Username + Password” thì mặc định là “admin”

Tóm lại, toàn bộ quá trình thủ thuật trên sẽ giúp cho toàn bộ Slave trong hệ thống. Truy cập chung về một Master. Đấy cũng là một dạng hệ thống SCADA hình thành dùng để giám sát toàn bộ thiết bị trong nhà máy. Đấy là tính năng chủ yếu của truyền thông ModBus, để hiểu rõ hơn thì bạn tham khảo thêm phần ứng dụng nhé!

Quay trở lại về những đặc điểm của bộ truyền thông ModBus sang Ethernet. Bộ này sẽ sử dụng nguồn 24V làm nguồn nuôi. Bên cạnh đó, bộ này có khả năng cách ly điện áp giữa Power Supply/Ethernet. Lên đến 1500Vac, điều này giúp bảo vệ các bộ Master khỏi bị tăng vọt điện áp.

IP20 là cấp bảo vệ cho phép bộ này chủ lắp đặt trong tủ điện hoặc nơi nào đó thoáng mát, tránh tồn tại hơi nước. Vì vậy, mà nhiệt độ có thể chịu khi làm việc từ -20 đến 70 độ C. Và hiển nhiên, nó cũng sẽ phù hợp lắp trên Din rail của tụ điện.

Còn về một số đặc tính bên ngoài. Bộ này sẽ có hai chân đấu nguồn, 7 chân còn lại đấu ModBus RTU và cuối cùng là cổng Ethernet. Đồng thời, sẽ có thêm các dạng đèn Led để báo hiệu tín hiệu đã kết nối chưa.

Có một đặc điểm lớn liên quan đến bộ này. Nó có dùng để truyền thông 128 thiết bị bằng RS485 rồi đến bộ R-Key-LT. Tiếp đến, bộ này sẽ cho phép tối đa 8 dạng kết nối TCP-IP Clients ở chế độ Server Mode. Và 10 dạng ModBus TCP-IP Serves ở chế độ Client Mode.

Đối với cách thiết lập cài đặt cho bộ này. Cơ bản sẽ sử dụng Dip-switch, Easy setup 2 và Web server. Hoặc sử dụng phần mềm SDD (Seneca Discovery Deveice) hoặc SESC (Seneca ethernet to serial connection). Mà hầu hết, các phần mềm này sẽ có thể mất phí sử dụng.

Nhưng, nhìn chung các thiết bị này nó cũng tương thích với các phần mềm truyền thông. Như là của PLC Mistubishi hay Siemens… Vì vậy có thể không nhất thiết sử dụng phần mềm của hãng, mà nhà máy bạn có thể tạo một cái riêng.

Ưu và nhược điểm bộ truyền thông ModBus

Dưới đây là một số ưu và nhược điểm. Như vậy sẽ nắm bắt rõ khả năng làm việc của bộ này trong công nghiệp.

Về ưu điểm

• Có khả năng truyền thông giữa RS232/RS485 sang TCP/IP
• Bộ này có khả năng truyền thông nhiều Slave về chung 1 Master.
• Có đèn Led thông báo tín hiệu nhận được hay chưa.
• Thiết kế nhỏ gọn, lắp đặt trong tủ điện.

Về nhược điểm

• Cần có sự hiểu biết về truyền thông mạng ModBus.
• Hiểu rõ về cách thiết lập trên phần mềm có liên quan đến Cilents – Server, Server – Server
• Hiểu biết về cách nối dây RS485 cho các trạm Slave và Master.

Hướng dẫn kỹ thuật cơ bản về bộ truyền thông

Sau khi hiểu rõ hết những khả năng mà bộ truyền thông này mang lại. Bây giờ, bạn sẽ được hướng dẫn rõ hơn về kỹ thuật khi sử dụng thiết bị này. Thực tế, mọi sự hướng dẫn này đều nằm trong tài liệu hướng dẫn của hãng.

Thông số kỹ thuật bộ chuyển truyền thông

Nguồn cấp: 24 Vac/dc

Điên năng tiêu thụ: 1W

Trạng thái Led: Power supply, Rx/Tx RS232/RS485 và Ethernet ACT/link

Sự cách ly: 1500 VAC (Power/Ethernet)

Cấp bảo vệ: IP20

Nhiệt độ làm việc: -20…+70 độ C

Cổng Input: RS232/RS485

Cổng truyền thông mạng: Ethernet

Giao thức truyền thông: ModBus TCP-IP/ ModBus RTU / ModBus ASCII

Chế độ hoạt động:

• • ModBus / ethernet (Serial gateway)
  • ModBus /Serial (Ethernet gateway)

Dạng kết nối:

• • Max 8 ModBus TCP-IP Client (Server mode)
  • Max 500 variable (tags)
  • Max 10 ModBus TCP-IP Server (Client mode)
  • 128 ModBus RTU/ASCII slave modes

Cách nối dây cho bộ truyền thông mạng

Cách nối dây cho bộ này thì thực hiện khá là đơn giản.  Nó sẽ có 1 ngõ dùng để nhận tín hiệu RS485/RS232. Hai chân dùng để lấp nguồn 24V và một ngõ tín hiệu truyền thông ethernet. Đối với, giao thức qua dây Ethernet này. Bạn có thể truyền thông trực tiếp về PLC hoặc qua Modem mạng để truy cập bằng TCP-IP.

Phần mềm tìm kiếm địa chỉ IP-SENECA      

Phần mềm SDD – Seneca Discovery Device là phần mềm miễn phí của hãng SENECA. Đây là phần mềm dùng để tìm kiếm các thiết bị được kết nối thông qua mạng LAN. Sau đó, dùng nó để thay đổi địa chỉ IP của riêng thiết bị đấy. Như vậy, nó sẽ không bị trùng địa chỉ khi chúng ta truyền thông tín hiệu.

Việc thay đổi địa chỉ này sẽ khá là quan trọng. Bởi vì, tại phần địa chỉ này bạn sẽ phải truy cập nó trên web. Nếu như có hai hay nhiều địa chỉ bị trùng sẽ dẫn đến “lỗi”. Chính vì vậy, bước cơ bản này các kỹ sư hãy luôn để ý đến nó.

Tiếp đến, sau khi truy cập được địa chỉ IP như mong muốn. Bấy giờ bạn sẽ đến quá trình cài đặt để có thể giám sát được thiết bị đo lường…

Ứng dụng bộ truyền thông ModBus

Truyền thông ModBus đã không còn là hệ thống xa lạ so trong nền công nghiệp hiện nay.  Với những ưu điểm nổi trội chính như là kết nối được nhiều thiết bị hay có tốc độ truyền dữ liệu nhanh… Dó đó, đặc biệt trong hệ thống giám sát thiết bị, người ta sẽ ứng dụng ModBus.

Sẽ dễ hình dung như là khi nhà máy bạn là dạng sản xuất bia hơi. Có thể sẽ có các bồn chứa bia hơi nhỏ. Mỗi bồn sẽ có cảm biến nhiệt độ dùng để kiểm soát nhiệt độ lên men của bia. Tiếp đến là dạng cảm biến chênh áp suất. Bởi vì khi bia lên men, sẽ sản sinh thêm khí gas. Do đó cảm biến này sẽ dùng để giám sát độ chênh lệch áp suất giữa bia và khí gas này.

Giả sử, chỗ nhà máy bạn có 16 bồn. Vậy bạn sẽ cần 16 loại cảm biến nhiệt cùng với 16 loại cảm biến chênh áp. Để cảm biến nhiệt độ và cảm biến chênh áp có thể kết nối sang dạng truyền thông ModBus. Thì nó bắt buộc phải dùng thêm các bộ chuyển đổi sang RS485.

Đối với cảm biến nhiệt độ, chúng ta sẽ dùng bộ chuyển đổi PT100 sang 4-20mA. Để tiết kiệm chi phí cũng như đường dây, ta sẽ dùng bộ chuyển đổi 4 kênh sang RS485. Vậy tức là chúng ta sẽ chỉ cần 4 bộ chuyển đổi 4 kênh này sang RS485. Tương tự như cảm biến chênh áp, vì tín hiệu vốn dĩ của nó ra 4-20mA. Nên chỉ cần 4 bộ như cảm biến nhiệt độ.

Việc truyền thông RS485 thì cho các thiết bị sẽ được đấu nối nối tiếp. Đối với, các bộ chuyển đổi 8 kênh sang RS485. Riêng chúng trước tiên sẽ có mỗi địa chỉ riêng và nó sẽ được điền theo số như là 1, 2, 3 ,4 ,5, 6, 7, 8. Với mỗi địa chỉ của bộ chuyển đổi sẽ được gọi là một Slave. Sau đó, thì sẽ truyền thông bến bộ R-KEY-LT để chuyển đổi qua lại ModBus RTU sang ModBus TCP/IP. Và việc cài đặt lại địa chỉ 192.168.1.XX sẽ là điều cần thiết.

Để có thể truyền thông bằng ModBus TCP-IP, thì bạn sẽ cho bộ R-Key-Lt kết nối Ethernet với Modem Wifi. Sau đó sẽ tùy chỉnh lại địa chỉ. Đến bước này, đối với một số hãng sẽ có một giao diện để giám sát riêng. HMI, GX Designer 3, Factory I/O. Hoặc một số giao diện được thiết kế của hãng Siemens hoặc Mistusbishi… Và mục đích dùng để thiết kế giao diện giám sát thiết bị

Như hãng SENECA, họ có sẽ có một phần mềm mô phỏng truyền thông DATA RECODER để kiểm tra tín hiệu. Đối với phần mềm này, bạn sẽ hiểu đơn giản là giá trị nhận được sẽ được hiển thị dưới dạng biểu đồ hoặc là dạng con số. Tức là, phần mềm này sẽ đọc giá trị của mỗi con cảm biến thông qua địa chỉ 1, 2, 3…của bộ chuyển đổi được cài đặt.

Mua bộ truyền thông ModBus RTU sang TCI/IP ở đâu?

Tóm lại, bộ truyền thông modbus rtu rs232/rs485 sang Ethernet sẽ là thiết bị chuyển đổi qua lại giữa giao thức ModBus.  Chính vì thế, bộ này sẽ vừa phù hợp truyền tải tín hiệu từ thiết bị về Master và truyền tải lệnh từ Master về các thiết bị khác.

Đây là sản phẩm độc quyền ở Việt Nam do công ty chúng mình làm đại diện duy nhất. Vì vậy, độ uy tín cũng như chất lượng sản phẩm sẽ luôn được đảm bảo. Ngoài ra, các bạn sẽ được bên công ty mình hỗ trợ kỹ thuật khi sử dụng thiết bị trên. Vậy, các bạn có thể liên hệ thông tin bên dưới cho mình để mình có thể tư vấn rõ thêm về thiết bị này nhé!

Kỹ sư cơ điện – tử

Nguyễn Thành Đạt