Modbus Gateway là gì ? | Ứng dụng chuyển đổi RTU, TCP-IP

        Trong quá trình làm việc cũng như học tập chắc hẳn các bạn cũng đã từng nghe qua từ khoá “Gateway” hay “Modbus Gateway”, hay lần đầu tiên ghé qua bài viết này bạn vô tình biết về “Gateway”. Vậy các bạn có thắc mắc đây là thiết bị gì không? Chúng hoạt động như thế nào? Và sử dụng ở đâu không?

Tôi cũng khá bất ngờ khi tìm hiều về thiết bị này. Chúng quả thật là một trong những sự đột phá trong lĩnh vực truyền thông công nghiệp. Hơn thế nữa chúng còn được sủ dụng rộng rãi xung quanh ta mà có thể các bạn không hề hay biết.

Trong bài viết này Trọng xin chia sẻ đến quý anh chị những kiến thức mà Trọng tìm hiểu được về Modbus Gateway. Có thể anh chị cũng khá bất ngờ về thiết bị này giống nhứ Trọng đấy.

Modbus Gateway là gì ?

Tại sao “Modbus Gateway” lại trở lên phổ biến trong thời gian gần đây, trong bối cảnh công nghiệp hoá hiện đại hoá ngày càng phát triển như hiện nay? Mắc dù đây là thiết bị ra đời khá là lâu đời rồi, nhưng mà để nói chúng phát triển thì khoảng một vài năm gân đây chúng mới phát triển mạnh.

Để giải thích cho điều này thì chúng ta cùng đi vào khái niệm trươc tiên:

Modbus gateway là một thiết bị với 2 chức năng chuyển đổi như sau: Chuyển đổi chuẩn vật lý giữa cổng Serial (RS232 / RS422 / RS485) và Ethernet. Chuyển đổi giao thức gói tin giữa Modbus TCP và Modbus RTU/ASCII.

Như các bạn có thể thấy ngay Modbus RTU vs TCP-IP là hay loại tín hiệu truyền thông được dùng rất nhiều trong công nghiệp. Vì vậy các thiết bị “Modbus Gateway” ngày càng được thấy nhiều. 

Chức năng chính của Modbus Gateway

Tại vì sao Trọng lại nói “Modbus Gateway” rất phổ biến, được các anh em kỹ thuất ta tin dùng nhiều. Thì phải kế đến những chức năng đặc biệt của chúng mà khó thiết bị nào có thể đmả nhiệm được trong hệ thống mạng truyền thông công nghiệp.

Những chức năng của Gateway Modbus:

Chuyển đổi giao thức

Chức năng chuyển đổi giao thức là một trong số những chức năng cốt lõi và quang trọng nhất của một Gateway Modbus. cho phép sự tương thích và giao tiếp liền mạch giữa các thiết bị và hệ thống sử dụng các giao thức truyền thông khác nhau.

Modbus Gateway chuyển đổi dữ liệu từ giao thức Modbus RTU hoặc ASCII sang Modbus TCP/IP.

Quá trình này không chỉ bao gồm việc chuyển đổi dữ liệu từ dạng nối tiếp sang dạng mạng mà còn bao gồm việc đóng gói và mã hóa dữ liệu cho phù hợp với giao thức đích.

Bằng cách chuyển đổi giao thức, gateway giúp đảm bảo rằng thiết bị sử dụng các giao thức khác nhau có thể giao tiếp và hoạt động cùng nhau một cách hiệu quả.

Điều này quan trọng trong việc tích hợp hệ thống và nâng cấp công nghệ mà không cần thay thế toàn bộ thiết bị cũ.

Tích hợp hế thống

Khả năng tích hợp hệ thống đó chính là tính linh hoạt trong bộ Modbus Gateway đây cũng là điều khá thú vị về chúng.

Trong một hệ thống công nghiệp chúng ta có thể bắt gặp nhiều phương thức truyền thông cũng như nhiều chuẩn giao tiếp khác nhau (ví dụ: Modbus RTU/ASCII, Modbus TCP/IP, và thậm chí các giao thức không phải Modbus như Profibus, EtherNet/IP, v.v.).

Modbus Gateway giúp kết nối những thiết bị và hệ thống này lại với nhau, dù chúng ban đầu không được thiết kế để giao tiếp trực tiếp.

Ngoài ra thì Modbus Gateway còn cho phép các thiết bị cũ kết nối được với mạng hiện đại trong nhà máy. Điều này cũng giúp cho nhà máy tiết kiệm được khoản lớn chi phí khi chuyển giao công nghệ.

Truy cập giám sát từ xa

Truy cập và giám sát từ xa qua Modbus Gateway mang lại sự linh hoạt, hiệu quả, và khả năng quản lý tốt hơn cho các hệ thống tự động hóa công nghiệp.

Tính năng này là một phần thiết yếu của quản lý hiện đại, giúp doanh nghiệp duy trì sự cạnh tranh bằng cách tối ưu hóa hoạt động và giảm thiểu rủi ro trong sản xuất.

Cụ thể là Modbus Gateway chúng giúp các thiết bị có giao thức RTU, ASCII và TCP-IP kết nối với mạng LAN, WAN hoặc Internet.

Điều này được thực hiện thông qua chuyển đổi giao thức hoặc đơn giản là cung cấp cổng truy cập mạng cho các thiết bị không hỗ trợ kết nối mạng trực tiếp.

Ngoai ra thì chúng còn một số chức năng khác như có thể kết nối mạng với các thiết bị và hệ thống khác mà không cần thay đổi phần cứng.

Modbus Gateway hoạt động như thế nào ?

Để rõ hơn về cách hoạt động của chúng thì mình lấy một thiết bị có sẵn của Seneca mang tên R-KEY-LP để minh hoạ chon các bạn thấy về cách hoạt động của chúng.

Modbus TCP Ethernet IP

Hình thức hoạt động chuyển đổi tín hiệu từ modbus RTU sang modbus TCP ethernet IP. Thay vì trước kia các thiết bị sẽ được định danh thành 1 địa chỉ #1 … #128 thì khi qua bộ R-KEY-LT thì sẽ chuyển đổi thành IP : 192.168.1.1.xx. Về phần R-KEY-LT có thể cấu hình địa chỉ IP thông qua phần mềm SDD của hãng được cung cấp miễn phí.

Khi có nhiều thiết bị gateway trong cùng một lớp mạng thì chúng ta cần tùy chọn nhiều địa chỉ IP khác nhau để tránh xung đột, nhầm lẫn giữa các Client với nhau.

Để sử dụng Modbus TCP Ethernet IP tại mọi điểm trong hệ thống mạng nhà máy thì chúng ta kết nối các thiết bị vào các Router.

Các router này cần có chung một lớp mạng hoặc NAT Port nếu khác lớp mạng. Việc này cũng khá đơn giản, không có gì phức tạp.

Nếu các Router của bạn quá xa hoặc kết nối dây dẫn khó khăn thì phương án đặt ra là cần kết nối bằng Wifi. Modbus gateway Wifi ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu này.

Modbus gateway Wifi

Với tiêu đề có chữ “Wifi” thì các bạn có thể hình dung được phần nào đó về thiết bị này rồi nhỉ?

Nếu bạn nào chưa hình dung được ra thì đây là loại Gateway cho phép chúng ta truy cập không dây.

Tức là nếu bạn ở Hà Nội những vẫn có thể kết nối và truy cập dữ liệu cũng như có thể đều hành được hệ thống ở trong Sài Gòn được, điều này giúp giải quyết được vấn đề khoảng cách cho hệ thống nhà máy.

Thật là thiếu sót khi không giới thiệu đến các bạn một con hàng nóng Ngon – Bổ – Rẻ của nhà Seneca đó chính là bộ Z-KEY-WIFI. Để biết tại sao mình lại giới thiệu đến các bạn về model này cùng nhìn vào một hệ thống mà công ty đã triển khai cho nhiều dự án lớn nhỏ khác nhau.

Mô hình Modbus Gateway Wifi

Với mô hình này mình nói về những thiết bị mà đa số các anh em kỹ thuật sẽ gặp trong hệ thống.

Mô hình chúng ta gồm có :

– R-PASS : nhận max 128 thiết bị Z-4AI, Z-8AI, PLC

– R-KEY-LT : nhận max 128 Z-4AI hoặc Z-8AI

– Z-4AI : nhận 4 tín hiệu analog 4-20mA từ cảm biến áp suất, siêu âm …

– Z-8AI : nhận 8 tín hiệu analog 4-20mA cảm biến áp suất, siêu âm …

– Cảm biến siêu âm

– Cảm biến áp suất

– Cloud : nơi lưu trữ dữ liệu của hệ thống

Nhìn vào hĩnh minh hoạ ta có thể thấy được Z-KEY-WIFI đóng vai trò là một bộ Gateway trung tâm. Em nó nhận tín hiệu từ module Z-8AI, Z-4AI, Cảm biến siêu âm, Cảm biến áp suất…

Gom hết chúng lại và mã hoá bằng một địa chỉ IP; cấu hình Post nào đó và đẩy lên Cloud.

Các thiết khác chỉ cần truy cập vào địa chỉ ID; mà cloud tạo ra sẵn là có thể điều khiển, truy xuất cũng như lưu trữ được hệ thống này.

Sự khác nhau giữ Modbus Converter và Modbus Gateway

Trong qua trình làm việc; tôi đã gặp rất nhiều các bạn kxy thuật đặt câu hỏi này với tồi. Rằng Modbus Converter và Modbus Gateway có gì khác nhau?

Modbus Converter và Modbus Gateway; là hai thiết bị được sử dụng để kết nối các thiết bị hỗ trợ giao thức Modbus; với các hệ thống và mạng khác. Tuy cả hai đều có chức năng chuyển đổi giao thức; nhưng có một số sự khác biệt chính giữa chúng.

Modbus Converter chủ yếu tập trung vào chuyển đổi giao thức Modbus từ giao diện nối tiếp sang Ethernet.

Trong khi đó, Modbus Gateway; tập trung vào chuyển đổi giữa các dạng giao thức Modbus và các giao thức khác. Converter là một thứ gì đó đơn giản hơn khác nhiều so với Gateway khá là nhiều.

Chúng thường đáp ứng những ứng dụng đơn giản; trong khi Gateway là một giải pháp toàn diện; phù hợp với những hệ thống mở rộng và quản lý phức tạp.

Do đó giá thành của Modbus Converter cũng rẻ hơn Modbus Gateway.

Khi nào cần sử dụng tới Modbus Gateway?

Đây là một trong những câu hỏi khá thông mình đến từ người tiêu dùng.

Người nào có cùng câu hỏi hoặc thắc mắc như trên chắc hẳn; cũng đang khá là quan tâm đến tính hiệu quả khi sử dụng Gateway.

Vậy Modbus Gateway có đáng tiền để các bạn mua không? Liệu hệ thống của bạn có phù hợp với chúng? Hay hệ thống này cần bao nhiêu Gateway để đáp ứng được? Giá thành của một bộ Gateway bao nhiêu?

Thì Trọng xin trả lời đó là:

Các bạn cần xác định được mô hình hệ thống của nhà máy. Cụ thể hoá số lượng các thiết bị, các tín hiệu DI, AI, DO, AO, …

Xong các bước liệt kê thiết bị thì các bạn cần phải khoang vùng vị trí các module gần nhau.

Và cuối cùng là lựa chọn những loại thiết bị Gateway; đáp ứng được hệ thống truyền thông trong nhà máy.

Còn khó hơn nữa, không giải quyết được thì hãy liên hệ với Trọng

Để Trọng tư vấn cũng như build thiết bị phù hợp với dự án của các bạn.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của Trọng. Chúc các bạn thành công!!!

Liên Hệ

Kỹ Sư Cơ Điện Tử – Mr. Trọng

Zalo: 0975 116 329 (Gọi nếu không tìm được Zalo)

Mail: trongle@huphaco.vn