Bài giảng Truyền số liệu và mạng - Chương 4: Giới thiệu mạng công nghiệp

Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-1
Chương 4 : 
Giới thiệu Mạng công nghiệp
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-2
NỘI DUNG CHÍNH
„ Mạng MODBUS
„ Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-3
„ Modbus là một giao thức do hãng Modicon (sau này thuộc 
AGE và Schneider Automation) phát triển.
„ Modbus mô tả quá trình giao tiếp giữa một bộ điều khiển với 
các thiết bị khác thông qua cơ chế yêu cầu/đáp ứng. Vì lý do 
đơn giản nên Modbus có ảnh hưởng tương đối mạnh đối với 
các hệ PLC của các nhà sản xuất khác.
„ Trong mỗi PLC người ta có thể tìm thấy một tập hợp con các 
dịch vụ đã đưa ra trong Modbus. Đặc biệt trong các hệ thống 
thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát (SCADA), Modbus 
hay được sử dụng trên các đường truyền RS232/485 ghép nối 
nối tiếp giữa các thiết bị dữ liệu đầu cuối (PLC, PC, RTU)
Mạng MODBUS
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-4
„ MODBUS Serial line RS485: là mạng sử dụng cơ chế
master/ Slave, tốc độ truyền 1,200 đến 115Kbps với giá thành 
thấp.
Mạng MODBUS
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
7
6
5
4
3
2
1
Master - Slave
Modbus
RS485
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-5
„ MODBUS TCP/IP: là mạng sử dụng chuẩn TCP/IP, Enternet 
10Mbps hoặc 100Mbps.
Mạng MODBUS
Application
Préeentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
7
6
5
4
3
2
1
CSMA / CD
ETHERNET V2 ou 802.3
Modbus
TCP
IP
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-6
„ MODBUS Plus: là mạng sử dụng giao thức Token Passing, 
với tốc độ 1Mbps
Mạng MODBUS
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
7
6
5
4
3
2
1
802.4 Token passing
Modbus
RS485
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-7
„ Giao thức modbus có 2 version:
„ ASCII transmission mode: Mỗi byte trong message được 
gởi như ký tự ASCII
„ RTU transmission mode: Mỗi byte trong message được 
gởi như 2 số hexadecimal
Mạng MODBUS
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-8
„ Chế độ ASCII
„ Mỗi byte trong thông báo được gửi thành hai ký tự ASCII 7 bit, trong 
đó mỗi ký tự biểu diễn một chử số hex. Ưu điểm của chế độ này là nó
cho phép một khoảng thời gian trống tối đa một giây giữa hai ký tự mà
không gây ra lỗi. Cấu trúc một ký tự khung gửi đi được thể hiện như
sau:
Mạng MODBUS
StopP6543210Start
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-9
„ Mỗi ký tự bao gồm : 
„ 1 bit khởi đầu (Startbit).
„ 7 bit biểu diễn một số hex của byte cần gửi dưới dạng 
ký tự ASCII (0 –9 và A – F), trong đó bit thấp nhất 
được gửi đi trước.
„ 1 bit parity chẵn/lẻ, nếu sử dụng parity.
„ 1 bit kế thúc (Stopbit) nếu sử dụng parity hoặc 2 bit kết 
thúc nếu không sử dụng parity.
Mạng MODBUS
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-10
„ Chế độ RTU:
„ Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn đặt chế độ RTU 
(Remote Terminal Unit), mỗi byte trong thông báo được gửi thành một 
ký tự 8 bit. Ưu điểm chính của chế độ này so với chế độ ASCII là hiệu 
suất cao hơn. Tuy nhiên, mỗi thông báo phải được truyền thành một 
dòng liên tục. Cấu trúc một ký tự khung gửi đi được thể hiện như sau:
Mạng MODBUS
StopP76543210Start
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-11
„ Mỗi ký tự bao gồm :
„ 1 bit khởi đầu (Startbit).
„ 8 bit của byte thông báo cần gửi, trong đó bit thấp nhất 
được gửi đi trước 
„ 1 bit parity chẵn/lẻ, nếu sử dụng parity.
„ 1 bit kế thúc (Stopbit) nếu sử dụng parity hoặc 2 bit kết 
thúc nếu không sử dụng parity.
Mạng MODBUS
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-12
„ Cấu trúc khung của MODBUS:
Mạng MODBUS
Address ChecksumDataFunction
Modbus ASCII
Modbus RTU
: CR LF
3A Hex 0D Hex 0A Hex
Address ChecksumDataFunctionsilence silence
Silence >= 3,5 characters
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-13
„ Có giá trị từ 0 -> 247
„ Giá trị 0: được dùng cho bản tin broadcast
Mạng MODBUS
Address ChecksumDataFunction
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-14
„ Có giá trị từ 1 -> 255
„ Chứa giá trị của hàm cần thực thi.
Mạng MODBUS
Address ChecksumDataFunction
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-15
„ Có giá trị từ 0 -> 255
„ Chứa thông tin của hàm cần thực thi.
Mạng MODBUS
Address ChecksumDataFunction
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-16
„ Có giá trị từ 0 -> 255
„ Modbus RTU: CRC 2 bytes
„ Mobus ASCII: CRC 1 byte
Mạng MODBUS
Address ChecksumDataFunction
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-17
„ Ví dụ frame trong mode RTU
Mạng MODBUS
Request :
„ Function code = 03 : Read Holding Registers
Slave
Address CRC16
First word
address
Function 
code = 03
Number of
words to read
1 byte 1 byte 2 bytes 2 bytes 2 bytes
Response :
Slave
Address CRC16
Number of
bytes read
Function 
code = 03
Value of the
first word
1 byte 1 byte 2 bytes 2 bytes 2 bytes
Value of the
last word
2 bytes
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-18
Mạng MODBUS
New Modbus RS485 
standard schematic
Maximum length of bus 1000 m at 19200 bps
Maximum number of stations (without repeater) 32 (31 slaves)
Maximum length of tap links 20 m for one tap link
40 m divided by the number of tap links
Bus polarisation 650 Ω at 5V and common for the master
Line terminator 120 Ω - 0,25Wm in series with 1nF 10V
Common polarity Yes (Common) connected to the PG
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-19
„ CAN (Controller Area Network)
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-20
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-21
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-22
„ CAN giải quyết vấn đề kết nối các thiết bị trong hệ thống 
bằng hệ thống Bus. Thường được sử dụng trong hệ thống xe 
hơi.
„ Với việc sử dụng mạng CAN. Các kết nối điểm – điểm trong 
hệ thống được thay thế bằng kết Bus nối tiếp trong hệ thống 
điều khiển
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-23
„ Mô hình tham chiếu của CAN
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-24
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-25
„ Kết nối dạng Bus của CAN
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-26
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-27
„ Cấu trúc khung của CAN
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-28
„ Dùng mã CRC để phát hiện lỗi
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-29
Mạng CAN
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 4-30
Mạng CAN