Bài tập lớn môn thiết kế ngoại vi và kĩ thuật ghép nối (18)

GIAO TIẾP MODBUS - TCP
NHÓM

: 07

Thành viên

:

Nguyễn Quyết Tiến

B18DCDT211

Thiều Quang Trường

B18DCDT259

Phạm Duy Thành B18DCDT235
Trương Đình Thặng

B18DCDT243

Trần Quang Tùng

B18DCDT227


Khái quát chung về
01

Modbus

Modbus TCP là gì ?

02
Modbus TCP

03
04

Bảo mật của Modbus
TCP
Demo ứng dụng


01
Khái quát chung về Modbus

•

Khái niệm modbus

•

Phân loại


Khái niệm Modbus

Modbus là một giao thức truyền thông tầng Application theo
mơ hình OSI (nói một cách đơn giản nó là tập hợp các quy tắc
được đặt ra nhằm hỗ trợ 2 hay nhiều thiết bị tương tác và

trao đổi thông tin với nhau)


Phân loại

Modbus RTU

•

•
Sử dụng các cổng truyền thơng vật lý

Kết nối điểm với điểm

Gửi rõ từng ký tự, phù hợp với việc
truyền tin viễn thơng cần độ chính xác

(cổng COM rs232 485)

•

Modbus TCP

Modbus ASC II

cao.

•

Dùng 2byte truyền thơng cho 1 byte dữ

liệu

•

Là Modbus RTU truyền thơng qua
Ethernet

•

nó sử dụng địa chỉ IP để quản lý các
thiết bị con.

•

Đồng thời dữ liệu modbus được đóng
gói trong 1 gói tin TCP/IP

•

Được sử dụng rộng rãi nhất hiện
nay.


02

•

Tổng quát về modbus TCP

Modbus TCP

•

Phương thức kết nối

•

Cấu trúc gói tin

•

Dữ liệu truyền trên modbus

là gì?


Tổng quát về modbus TCP
-

Modbus-TCP/IP là giao thức Modbus được sử dụng trên đường truyền
Ethernet.

-

Modbus xác định các quy tắc để tổ chức dữ liệu (độc lập với các
phương tiện truyền tin)

-

TCP/IP giúp đảm bảo gói tin được gửi đến đúng nơi cũng như sự tồn

vẹn của gói tin

-

TCP là giao thức điều khiển đường truyền, IP là giao thức ethernet.
Dữ liệu được chuyển tới TCP nơi thông tin bổ sung được đính kèm giúp
kiểm tra tính tồn vẹn của gói tin tại điểm nhận và sau đó cấp cho IP.
IP lúc này đặt nó vào trong gói tin và gửi đi đồng thời đảm bảo gói tin
đã đc xử lý và định tuyến chính xác.


Phương thức kết nối

Modbus – RTU

Modbus – TCP

RTU được kết nối theo phương thức dây truyền (daisy chain

Sử dụng cáp ethernet thông thường và các bộ Switch đẻ giao

network), các điểm hoạt động với cùng 1 tốc độ baute và khơng

tiếp với nhau.

thể kết nối dưới dạng hình sao


Cấu trúc gói tin của modbus

- Modbus TCP sử dụng khối PDU ( protocol Data Unit) của khung tin

nhắn RTU sau đó trèn thêm MBAP(Modbus Application Protocol) vào
phần đầu khung tin nhắn của mình. Đồng thời loại nó bỏ địa chỉ của
thiết bị slave và hàm kiểm tra dự phòng theo chu kì ở cuối.
- Tiêu đề MBAP đã chứa tồn bộ thơng tin nhận dạng cần thiết để
định tuyến dữ liệu đến đúng địa chỉ được chỉ định.
- Modbus sử dụng công 502 cho giao tiếp TCP/IP (cổng dành riêng
cho Modbus và nó quan trọng khi dữ liệu phải qua tường lửa).


Cấu trúc header MBAP

Transaction
Transaction Identifier
Identifier (2
(2 bytes)
bytes)

Protocol
Protocol Identifier
Identifier (2
(2 bytes)
bytes)

Length
Length (2
(2 bytes)
bytes)

Được sử dụng để phân biệt các thông điệp khi có nhiều thơng điệp khác nhau
truyền đi từ một kết nối TCP.

Trường này luôn đặt bằng 0 với Modbus, các giá trị khác mở rộng
cho tương lai.

Cho biết độ dài của các trường còn lại gồm Unit ID, Function code,
Data.
Có giá trị từ 0-255, sử dụng để nhận dạng các thiết bị trong mạng

Unit
Unit ID
ID (1
(1 byte)
byte)

Modbus TCP có ý nghĩa như trường địa chỉ (address) trong Modbus
chuẩn.


Lưu trữ dữ liệu của Modbus

Với 2 bảng lưu trữ các giá trị rời

rạc(ON/OFF) – được

gọi là coil.

Hai bảng lưu trữ các giá trị analog 16bit – được gọi là
registers(thanh ghi).

Với mỗi bảng dữ liệu lại có một bảng chỉ đọc và một
bảng đọc/ghi.


Function code

Function code là các mã số đơn giản, cho các thiết bị
con biết nên truy cập vào bảng dữ liệu nào, đọc
hay ghi vào bảng đó.


Ví dụ

Một gói tin Modbus TCP được gửi đi như sau :
0001 0000 0006 11 03 006B 0003


0001
0001 0000
0000 0006
0006 11
11

Là gói truyền tin MBAP header

006B
006B

Địa chỉ dữ liệu của thanh ghi đầu tiên được yêu

cầu. (40108-40001 = 107 = 6B hex)

03
03

Function code đọc một dãy thanh ghi đầu ra tương
tự (Analog Output Holding Registers)

0003
0003
Tổng số thanh ghi được yêu cầu. (đọc 3
thanh ghi 40108 đến 40110)


03
Bảo mật của TCP

•

Sử dụng kết hợp với TLS(Transport Layer Security).

•

Sử dụng thêm mã khóa AES128 cùng mã khóa mật chỉ client
và server nắm


Transport Layer Security (TLS)

Sử dụng thêm mã khóa AES128 cùng mã khóa mật


THANKS!
Cảm ơn cô và các bạn đã chú ý
lắng nghe! !!