Modbus RTU I/O Module RS485 là mô-đun mở rộng ngõ vào/ngõ ra (Input/Output Module) sử dụng chuẩn truyền thông Modbus RTU trên đường truyền RS485. Nó được dùng rất phổ biến trong tự động hóa công nghiệp để kết nối cảm biến, nút nhấn, relay, van điện từ… với PLC, HMI, SCADA hoặc máy tính.

Cấu tạo

Một module I/O RS485 thường gồm:

• Cổng truyền thông RS485 (A+, B-)
• Nguồn cấp (thường 12VDC hoặc 24VDC)
• Các chân Input (DI)
• Các chân Output (DO)
• Có thể có thêm:
  • AI (Analog Input)
  • AO (Analog Output)

Ví dụ:

          PLC / HMI / SCADA
                  │
          RS485 Modbus RTU
                  │
        -----------------------
        |      I/O Module      |
        |                      |
DI1 ----|                      |
DI2 ----|                      |
DI3 ----|                      |
DO1 <---|                      |
DO2 <---|                      |
AI1 ----|                      |
AO1 <---|                      |
        -----------------------

Vì sao phải dùng?

Giả sử PLC đặt trong tủ điện, còn cảm biến cách 200 m.

Nếu kéo từng dây:

• 16 Input
• 16 Output

=> phải kéo hơn 32 dây.

Nếu đặt một Module I/O ở gần cảm biến:

PLC
 │
 │ RS485 (chỉ 2 dây)
 │
I/O Module
 │
 ├── Sensor
 ├── Relay
 ├── Van
 └── Công tắc

Chỉ cần:

• 2 dây RS485
• 2 dây nguồn

Tiết kiệm rất nhiều chi phí cáp.

Modbus RTU hoạt động như thế nào?

Ví dụ:

PLC là Master

Module là Slave ID = 1

PLC gửi:

Đọc Input

01 02 00 00 00 08 CRC

Module trả về:

01 02 01 15 CRC

Byte dữ liệu 0x15

00010101

DI0 = ON
DI1 = OFF
DI2 = ON
DI3 = OFF
DI4 = ON
...

Một module thường có

Ví dụ module:

16 DI
16 DO

Địa chỉ:

Coil

00001 ~ 00016

Input

10001 ~ 10016

PLC chỉ cần đọc địa chỉ Modbus.

Ví dụ:

Read Coil 1~16

Function 01

Hoặc

Read Input

Function 02

Một số loại phổ biến

Digital Input

8 DI

16 DI

32 DI

Đọc:

• nút nhấn
• cảm biến
• limit switch

Digital Output

8 Relay

16 Relay

32 Transistor

Điều khiển:

• relay
• contactor
• đèn
• còi
• van điện từ

Analog Input

Ví dụ:

4 AI

0-10V

4-20mA

Đọc:

• nhiệt độ
• áp suất
• lưu lượng
• pH
• mức nước

Analog Output

Xuất:

0-10V

4-20mA

Điều khiển:

• biến tần
• van tuyến tính
• bộ điều khiển

Kết nối trong công nghiệp

                 SCADA
                   │
              Ethernet
                   │
                PLC
                   │
          RS485 Modbus RTU
                   │
 ┌──────────┬──────────┬──────────┐
 │          │          │
Module 1  Module 2  Module 3
ID=1      ID=2      ID=3

Một đường RS485 có thể kết nối nhiều thiết bị (thường tới 32 thiết bị trực tiếp, hoặc nhiều hơn nếu dùng bộ lặp/tăng tải), mỗi thiết bị có Slave ID riêng.

Ưu điểm

• Chỉ cần 2 dây truyền thông.
• Truyền xa (thường đến khoảng 1200 m ở tốc độ phù hợp).
• Chống nhiễu tốt.
• Giá thành thấp.
• Hầu hết PLC đều hỗ trợ Modbus RTU.
• Dễ tích hợp với SCADA, HMI và máy tính.

Một số dòng được sử dụng nhiều trong công nghiệp:

• Advantech ADAM (Đài Loan)
• ICP DAS I-7000 (Đài Loan)
• Moxa ioLogik
• Schneider Modicon
• Wecon
• Kinco
• Haiwell
• Nhiều module OEM của Trung Quốc hỗ trợ Modbus RTU với chi phí thấp.