ĐỀ TÀI LẬP TRÌNH TRUYỀN THÔNG MODBUS- RTU GIAO TIẾP PLC SIEMENS S7-1200 VỚI CÁC THIẾT BỊ CẤP TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH
VIÊN
NĂM HỌC 2021-2022
ĐỀ TÀI:LẬP TRÌNH TRUYỀN THƠNG MODBUSRTU GIAO TIẾP PLC SIEMENS S7-1200 VỚI CÁC
THIẾT BỊ CẤP TRƯỜNG
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Xuân Long
Phùng Văn Chinh
Nguyễn Văn Thịnh
Phạm An Thắng
Trương Văn Hiệp

Lớp: TDH1
Lớp: TDH1
Lớp: TDH1
Lớp: TDH1
Lớp: TDH1

Người hướng dẫn: Thạc sĩ Đỗ Văn Thăng

HÀ NÔI, 2022

Khoa:
Khoa:
Khoa:
Khoa:
Khoa:

Điện, điện tử
Điện, điện tử
Điện, điện tử
Điện, điện tử
Điện, điện tử


1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN
NĂM 2020

ĐỀ TÀI:LẬP TRÌNH TRUYỀN THƠNG MODBUSRTU GIAO TIẾP PLC SIEMENS S7-1200 VỚI CÁC
THIẾT BỊ CẤP TRƯỜNG
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Xuân Long
Phùng Văn Chinh
Nguyễn Văn Thịnh
Phạm An Thắng
Trương Văn Hiệp

Nam
Nam
Nam
Nam
Nam

Dân tộc: Kinh
Dân tộc: Kinh
Dân tộc: Kinh
Dân tộc: Kinh
Dân tộc: Kinh

Lớp: Tự động hóa 01 K59 Khoa: Điện – Điện Tử
Ngành học: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Người hướng dẫn: Thạc sĩ Đỗ Văn Thăng

HÀ NÔI, 2022


2

Lời mở đầu
Mạng truyền thông công nghiệp là xương sống cho bất kỳ kiến trúc hệ thống tự động
hóa nào vì nó cung cấp một phương tiện trao đổi dữ liệu một cách mạnh mẽ, với khả
năng kiểm soát dữ liệu và tính linh hoạt để kết nối các thiết bị khác nhau. Với việc sử
dụng các mạng truyền thông kỹ thuật số độc quyền trong các ngành công nghiệp trong
thập kỷ qua đã dẫn đến việc cải thiện độ chính xác và tính tồn vẹn của tín hiệu kỹ
thuật số đầu cuối.
Với những tiến bộ trong công nghệ kỹ thuật số, công nghệ truyền thông Modbus RTU
hiện đang thống trị lĩnh vực tự động hóa vì nó cung cấp phương tiện truyền thông đa
điểm mang lại hiệu quả về chi phí và tiết kiệm cáp dẫn. Bài báo cáo này chúng em xin
phép được trình bày phương pháp kết nối, lập trình PLC S7-1200 với thiết bị cấp
trường (trong báo cáo là đồng hồ nhiệt) qua truyền thông Modbus RTU.


3

Mục tiêu, nội dung nghiên cứu
Mục tiêu: Nghiên cứu cách truyền thông Modbus RTU giữa PLC và các thiết bị cấp
trường
Nội dung nghiên cứu:
-

Giao thức truyền thông Modbus-RTU
Cái đặt truyền thơng Modbus-RTU đồng hồ nhiệt
Lập trình truyền thơng Modbus-RTU trong PLC S7-1200
Lập trình giao diện cho màn hình cảm ứng HMI

Các phương pháp nghiên cứu của nhóm em sử dụng:
-

Đọc hiểu và phân tích.
Thiết kế mơ hình và mơ phỏng

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: Tổng quan về thiết bị PLC Siemens S7-1200 và phần mềm TIA PORTAL...........................5
1.

Thiết bị PLC Siemens S7-1200....................................................................................................5
a.

Giới thiệu chung.....................................................................................................................5

b.

Cấu trúc phần cứng................................................................................................................8

c.

Lựa chọn thiết bị...................................................................................................................9

2.

Phần mềm TIA PORTAL............................................................................................................12
a.

Tổng quan............................................................................................................................12

b.

Ưu - nhược điểm khi sử dụng TIA Portal.........................................................................12

CHƯƠNG II: Truyền thông Modbus-RTU......................................................................................14
1.

Tổng quan về giao thức Modbus-RTU..................................................................................14

2.

Thông số và kết nối..................................................................................................................17
a.

Thơng số...............................................................................................................................17

b.

Kết nối..................................................................................................................................17

CHƯƠNG III: Các thiết bị khác.......................................................................................................27
1.

Màn hình HMI........................................................................................................................27
a.

Giới thiệu chung.................................................................................................................27

b.

HMI Siemens.......................................................................................................................32

2.

Bộ điều khiển nhiệt độ............................................................................................................38
a.

Tổng quan bộ điều khiển nhiệt độ.....................................................................................38


4

3.

b.

Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics........................................................................................39

c.

Lựa chọn thiết bị.................................................................................................................44
Cảm biến RTD........................................................................................................................46

CHƯƠNG IV: Đấu nối và cài đặt các thiết bị phần cứng.....................................................................50
1.

Sơ đồ đấu nối phần cứng........................................................................................................50

2.

Cài đặt bộ điều khiển nhiệt TK4S-B4RN..............................................................................50

3.

Khởi tạo chương trình PLC S7-1200 CPU 1211 DC/DC/DC...............................................50

CHƯƠNG V: Xây dựng chương trình phần mềm...........................................................................54
1.

Màn hình HMI..........................................................................................................................54

2.

Chương trình PLC...................................................................................................................55


5

CHƯƠNG I: Tổng quan về thiết bị PLC Siemens S7-1200 và phần
mềm TIA PORTAL
1. Thiết bị PLC Siemens S7-1200
a. Giới thiệu chung
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
-

-

-

-

S7-1200 là một dịng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm sốt
nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh
mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hồn hảo hơn cho ứng dụng sử
dụng với S7-1200
S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp
sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương
trình điều khiển:
o Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào
PLC
o Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình
S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Ngồi ra bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối bằng
RS485 hoặc RS232.

Cấu hình giao tiếp của PLC S7-1200
Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ

ba ngơn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp
trong TIA Portal 11 của Siemens.
Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này
đã bao gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI


6

Sự khác biệt giữa PLC S7-200 và PLC S7-1200 siemens
 Các dịng chính của PLC S7-1200
S7-1200 có 5 dịng là CPU 1211C, CPU 1212C và CPU 1214C, CPU 1215C,
CPU 1217C.
o PLC S7-1200 CPU 1211C có bộ nhớ làm việc 50KB work memory. Lưu ý
không mở rộng được modul I/O
o PLC S7-1200 CPU 1212C có bộ nhớ làm việc 75KB work memory.
o PLC S7-1200 CPU 1214C có bộ nhớ làm việc 100KB work memory.
o PLC S7-1200 CPU 1215C có bộ nhớ làm việc 125KB work memory.
o PLC S7-1200 CPU 1217C có bộ nhớ làm việc 150KB work memory.


7

Đặc tính kỹ thuật của CPU S7-1200 siemens

Module mở rộng

PLC S7-1200 có thể mở rộng các module tín hiệu và các module gắn
ngoài để mở rộng chức  năng của CPU. Ngồi ra, có thể cài đặt thêm các
module truyền thơng để hỗ trợ giao thức truyền thông khác.
Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thơng số

và quy định của nhà sản xuất.
S7-1200 có các loại module mở rộng sau:


8

b. Cấu trúc phần cứng
 Các thành phần của PLC S7 1200

o 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau:
Điều khiển AC hoặc DC phạm vi rộng.
o 2 mạch tương tự và số mở rộng: Điều khiển mô-đun trực tiếp trên CPU
làm giảm chi phí sản phẩm .


9
o
o
o
o

13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau
2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP.
Bổ sung 4 cổng Ethernet.
Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24
VDC.

 Cấu Trúc Bên Trong Của PLC S7 1200
Cấu trúc bên trong
PLC S7 1200 có 4 bộ phận cơ bản: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp

xuất/ nhập.
o Bộ xử lý trung tâm (CPU) có hứa bộ vi xử lý. Chức năng thứ nhất là biên
dịch các tín hiệu được nhập vào. Chức năng thứ 2 là thực hiện các
hành động điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC.
o Bộ nguồn: Có nhiệm vụ chuyển điện áp AC thành DC (24V). Cần thiết cho
các bộ vi xử lý cũng như các mạch điện có trong module giao tiếp nhập và
xuất hoạt động.
o Bộ nhớ: Lưu trữ các chương trình để sử dụng cho các hoạt động dưới
sự quản lý của bộ vi xử lý.
o Các thành phần giao tiếp nhập/ xuất. Đó là nơi nhận thơng tin từ các thiết
bị ngoại vì rồi gửi cho các thiết bị điều khiển. Tín hiệu vào có thể là cơng
tắc, cảm biến,… , tín hiệu ra có thể là động cơ, biến tần, …
o Chương trình điều khiển được nạp vào với sự giúp đỡ của bộ lập trình hay
bằng máy vi tính.
c. Lựa chọn thiết bị
 Lựa chọn PLC
-

Trong báo cáo này chúng ra sử dụng PLC Siemens S7-1200 CPU 1211C
DC/DC/DC


10

-

-

Kích thước: 90 x100 x75
Bộ nhớ người dùng:

o Bộ nhớ làm việc: 25Kb
o Bộ nhớl ưu trữ: 1Mb
o Bộ nhớ Retentive: 2Kb
Ngõ vào ra số: 6 In/4 Out
Ngõ vào ra tương tự: 2 out
Vùng nhớ Truy suất bit (M): 4096Byte
Module tín hiệu mở rộng: 0
Board tín hiệu/truyền thơng:1
Module truyền thơng: 3
Bộ đếm tốc độ cao: 3
o Pha 3 x 100KHZ
o Pha 3 x 80KHZ
Ngõ ra xuất xung tốc độ cao: 2
Truyền thông: Ethernet
Thời gian thực khi mất nguồn nuôi: 10 ngày
Thực thi lệnh nhị phân: 0.1 micro giây/lệnh

 Lựa chọn Module mở rộng
-

Trong báo cáo này chúng ta sẽ sử dụng module mở rộng COMMUNICATION
CB 1241 RS 485


11

CB 1241 RS485

Thông số
Mã sản

phẩm

6ES7241-1CH30-1XB0

Thông
số

SIMATIC S7-1200, Communication Board CB 1241, RS485, terminal block,
supports Freeport

Kích
thước

5,00 x 8,20 x 2,80

Khối
lượng

0,029 Kg

Hãng
sản
xuất

Siemens AG

Xuất
xứ

China

Bảo
hành

Bảo hành chính hãng 12 tháng


12

2. Phần mềm TIA PORTAL
a. Tổng quan
TIA Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một phần
mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành
điện của hệ thống. Có thể hiểu, TIA Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên,
có sử dụng chung 1 mơi trường/ nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ
thống.
TIA Portal được phát triển vào năm 1996 bởi các kỹ sư của Siemens, nó cho
phép người dùng phát triển và viết các phần mềm quản lý riêng lẻ một cách
nhanh chóng, trên 1 nền tảng thống nhất. Giải pháp giảm thiểu thời gian tích
hợp các ứng dụng riêng biệt để thống nhất tạo hệ thống.
TIA Portal - Tích hợp tự động tồn diện là phần mềm cơ sở cho tất cả các phần
mềm khác phát triển: Lập trình, tích hợp cấu hình thiết bị trong dải sản
phẩm. Đặc điểm TIA Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng 1 cơ sở dữ
liệu, tạo nên tính thống nhất, tồn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận
hành. 
TIA Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiện các thao tác:
1. Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa
dạng.
2. Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát.
3. Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để

xác định bệnh, lỗi hệ thống.
4. Tích hợp mơ phỏng hệ thống.
5. Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens. 
Hiện tại phần mềm TIA Portal có nhiều phiên bản như TIA Portal V14,TIA
Portal V15, TIA Portal V16 và mới nhất là TIA Portal V17. Tùy theo nhu cầu
sử dụng mà người dùng sẽ lựa chọn cài đặt TIA portal phiên bản tương ứng.
b. Ưu - nhược điểm khi sử dụng TIA Portal 
TIA Portal là thuật ngữ quen thuộc được ứng dụng trong các lĩnh vực tự động
hóa, tích hợp nhiều phần mềm phổ thông khác như: HMI, PLC, Inverter của


13
Siemens. Phần mềm TIA Portal có những ưu và nhược điểm trong vận hành
hệ thống tự động hóa.
Ưu điểm: 
1. Tích hợp tất cả các phần mềm trong 1 nền tảng, chia sẻ cơ sở dữ liệu chung
dễ dàng quản lý, thống nhất cấu hình. Giải pháp vận hành thiết bị nhanh
chóng, hiệu quả, tìm kiếm khắc phục sự cố trong thời gian ngắn.
2. Tất cả các yếu tố: bộ lập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cấu
hình trên TIA Portal, cho phép các chuyên viên tiết kiệm thời gian thao tác,
thiết lập truyền thông giữa các thiết bị. Chỉ với 1 biến số của bộ lập trình
PLC được thả vào màn hình HMI, kết nối được thiết lập mà không cần bất
ký thao tác lập trình nào.
Hạn chế: Do tích hợp nhiều phần mềm, cơ sở dữ liệu hệ thống lớn nên dung lượng
bộ nhớ khổng lồ. Yêu cầu kỹ thuật cao của người lập trình, quản lý, tốn nhiều thời
gian để làm quen sử dụng.
Các thành phần trong bộ cài TIA Portal
Phần mềm TIA Portal được Siemens phát triển với nhiều thành phần giúp người
dùng quản lý, lập trình PLC, HMI hiệu quả. Các thành phần có trong bộ TIA
Portal:

1. Simatic Step 7 professional và Simatic step 7 PLCSIM: Giải pháp lập trình
và mơ phỏng PLC S7-300, S&-400, Simatic S7-1200, Simatic S7-1500…
2. Simatic WinCC Professional: Được dùng để lập trình màn hình HMI, và
giao diện SCADA.
3. Simatic Start Driver: Được lập trình cấu hình Siemens.
4. Sirius và Simocode: Thiết lập cấu hình và chuẩn đốn lỗi linh hoạt.
5. Điều khiển chuyển động đơn trục và đa trục với hỗ trợ Scout TIA. Thư viện
Simatic Robot đầy đủ dữ liệu cho phép người dùng thiết lập cấu hình và hệ
thống nhanh chóng. 


14

CHƯƠNG II: Truyền thông Modbus-RTU
1. Tổng quan về giao thức Modbus-RTU

-

Được thực hiện theo cơ chế hỏi-đáp
Các thiết bị trong mạng Modbus đều phải có một địa chỉ nhất định và không
trùng nhau.
Cùng một tốc độ truyền thông, Frame truyền.
Chia ra làm hai loại khung truyền: đọc (Read) và ghi (Write)
Khung truyền hỏi và đáp tổng quát như sau:

Device Address: Là địa chỉ thiết bị
Function code: Là byte (8bit) quy định khung truyền thực hiện chức năng
Read hay Write.
Trong chương trình thực hành sử dụng hai mã Function là:
o 03h: Read Holding Registers (đọc thanh ghi hold)

Dùng để đọc thông tin về dòng điện, điện áp, tần số, trạng thái (dừng,
lỗi,..)..


15
o 06h: Preset Single Register (ghi xuống 1 thanh ghi)
Dùng để ghi giá trị tần số chạy là bao nhiêu Hz.
Data byte: Tùy thuộc và mã Function code mà Data byte sẽ tuân thủ theo quy
tắc đặt trước (sẽ được trình bày trong phần dưới đây).
Error Check: Là mã kiểm tra lỗi được thực hiện theo một thuật toán quay,
dịch bít và Xor các bít để tạo ra mã gọi là CRC. Mục đích để đảm bảo thơng
tin truyền đi và nhận về là tin cậy.
Khung truyền dạng tổng quát:

ADDRESS

FUNCTION

DATA

CRC CHECK

8 BITS

8 BITS

n x 8 BITS

16 BITS

Dữ liệu đóng gói cho 1 byte:

Start

1

2

3

4

5

6

7

8

Par

Stop

Mã đọc hàm 03:
Ví dụ:
Khung truyền đọc 3 thanh ghi bắt đầu từ thanh ghi có địa chỉ là 107 (hệ 10,
hay 006B hệ 16), trạm tớ có địa chỉ là 11.
Gửi xuống trạm Slave

Nhận từ trạm Slave

Mã đọc hàm 06:
Ví dụ:
Khung truyền ghi dữ liệu xuống 1 thanh ghi có địa chỉ thanh ghi là 001, trạm
tớ có địa chỉ là 11.
Dữ liệu ghi xuống cho thanh ghi 001 là giá trị 3 (hệ 10).


16


17
Gửi xuống trạm Slave

Nhận từ trạm Slave

Cách tính mã kiểm tra lỗi (CRC)

Thuật tốn tính CRC này một quy chuẩn của truyền thông Modbus. Đối với
PLC S7-1200 thư viện Modbus-RTU đã có sẵn, thuật tốn tính CRC cũng đã
được tích hợp.
Mục đích của 2 byte dữ liệu CRC là để kiểm tra việc truyền và nhận dữ liệu
có tin cậy không.


18

2. Thơng số và kết nối
a. Thơng số

o Gói tin của Modbus RTU được mã hóa theo hệ nhị phân.
o Modbus RTU là giao thức lý tưởng đối với RS 232 hoặc RS485.
o Tốc độ baud từ 1200 – 115200 bps . Tốc độ phổ biến nhất là 9600 hoặc
19200 baud.
o Modbus RTU là protocol công nghiệp phổ biến nhất.

b. Kết nối
 RS-485

Cáp kết nối RS 485
 Tổng quan về RS-485
Năm 1983, Hiệp hội công nghiệp điện tử (EIA) đã phê duyệt một tiêu
chuẩn truyền cân bằng mới gọi làRS-485. Đã được chấp nhận rộng rãi và sử
dụng trong công nghiệp, y tế, và dân dụng. Có thể coi chuẩn RS485 là một phát
triển của RS232 trong việc truyền dữ liệu nối tiếp. Những bộ chuyển đổi
RS232/RS485 cho phép người dùng giao tiếp với bất kỳ thiết bị  mà sử dụng
liên kết nối tiếp RS232 thông qua RS485.  Liên kết  RS485 được hình thành
cho việc thu nhận dữ liệu ở khoảng cách xa và điều khiển cho những ứng dụng.
Những đặc điểm nổi trội của RS485 là nó có thể hỗ trợ một mạng lên tới 32
trạm thu phát trên cùng một đường truyền, tốc độ baud có thể  lên tới 115.200
cho một  khoảng cách là 4000feet (1200m). 
Với kiểu truyền cân bằng và các dây được xoắn lại với nhau nên khi nhiễu xảy
ra  ở dây này thì cũng xảy ra ở dây kia, tức là hai dây cùng nhiễu giống nhau.
Điều này làm cho điện áp sai biệt giữa hai dây thay đổi không đáng kể nên tại


19
nơi thu vẫn nhận được tín hiệu đúng nhờ tính năng đặc biệt của bộ thu đã loại
bỏ nhiễu. Liên kết RS485 được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nơi mà
môi trường nhiễu khá cao và sự  tin tưởng vào tính  ổn định của hệ  thống là

điều quan trọng. Bên cạnh đó khả năng truyền thơng qua khoảng cách xa ở tốc
độ cao cũng rất được quan tâm, đặc biệt là tại những nơi mà có nhiều trạm giao
tiếp được trải ra trên diện rộng.
Thông số kỹ thuật chuẩn RS485A


Up to 32 Driver/Receiver Pairs



Chiều dài đường truyền và tốc độ tối đa cho phép:
o 40 Feet = 12m 10 Mbits/sec
o 400 Feet = 122m 1 Mbits/sec
o 4000 Feet = 1219m 100 kbits/sec

Chúng ta sẽ bàn tới một số vấn đề  liên quan đến chuẩn RS485.

 Truyền dẫn cân bằng.
Hệ thống truyền dẫn cân bằng gồm có hai  dây tín hiệu A,B nhưng khơng có
dây mass. Sở dĩ được gọi là cân bằng là do tín hiệu trên dây này ngược với tín
hiệu trên dây kia. Nghĩa là dây này đang phát mức  cao thì dây kia  phải đang
phát  mức thấp và ngược lại.
 Mức tín hiệu.
Với  hai  dây A, B truyền dẫn cân bằng, tín hiệu mức cao TTL được quy định
khi áp của dây A lớn hơn dây B tối thi ểu là 200mV, tín hiệu mức thấp TTL
được quy định khi áp của dây A nhỏ  hơn dây B tối thiểu cũng là 200mV. Nếu
điện áp VAB mà nằm trong khoảng  -200mV < VAB<  200mV thì tín hiệu lúc
này được xem như là rơi vào vùng bất định. Điện thế  của mỗi dây tín hiệu so
với mass bên phía thu phải nằm trong khoảng –7V đến +12V.
 Cặp dây xoắn.

20
Như chính tên gọi của nó, cặp dây xoắn (Twisted-pair wire) đơn giản chỉ là cặp
dây có chiều dài  bằng nhau và được xoắn lại với nhau. Sử dụng cặp dây xoắn
sẽ giảm thiểu được nhiễu, nhất là khi truyền ở khoảng cách xa và với tốc độ
cao.
Trở  kháng đặc tính cặp dây xoắn.
Phụ  thuộc vào hình dáng và chất liệu cách điện của dây mà nó sẽ  có một  trở
kháng đặc tính (Characteristic impedence -Zo), điều này thường được chỉ   rõ
bởi   nhà sản xuất.  Theo như khuyến cáo thì trở  kháng đặc tính của đường dây
vào  khoảng từ  100  - 120Ω nhưng không phải lúc nào cũng đúng như vậy.
 Điện áp kiểu chung.
Tín  hiệu  truyền  dẫn  gồm  hai  dây  khơng  có  dây  mass  nên  chúng  c ần 
được tham chiếu đến một  điểm chung, điểm chung lúc này có thể  là mass hay
bất kì một mức điện  áp  cho  phép  nào  đó.  Điện  áp  kiểu  chung  (Commonmode  voltage  -VCM)  về  mặt toán học được phát biểu như là giá trị   trung
bình của hai  điện áp tín hiệu  được tham chiếu với mass hay một điểm chung. 
 Vấn đề nối đất. 
Tín hiệu trên hai dây khi được tham chiếu đến điểm chung là đất (Ground) thì
khi đó nó cần được xem xét kỹ lưỡng. Lúc này bộ nhận sẽ xác định tín hiệu
bằng cách tham chiếu tín hiệu đó với đất của nơi nhận, nếu đất giữa nơi nhận và
nơi phát có một sự chênh lệch điện thế vượt qua ngưỡng cho phép thì tín hiệu
thu được sẽ bị sai hoặc phá hỏng thiết bị. Điều này cho thấy mạng RS485 gồm
hai dây nhưng có tới ba mức điện áp được xem xét. Do đất là một vật dẫn điện
không hồn hảo nên nó có một điện trở xác định, gây ra chênh lệch điện thế từ
điểm này tới điểm kia, đặc biệt là tại các vùng có nhiều sấm sét, máy móc tiêu
thụ dịng lớn, những bộ chuyển đổi được lắp đặt và có nối đất.
Chuẩn RS485 cho phép chênh lệch điện thế đất lên tới 7V, lớn hơn 7V là không
được. Như vậy đất là điểm tham chiếu không đáng tin tưởng và một cách tốt
hơn cho việc truyền tín hiệu lúc này là ta đi thêm  một dây thứ ba, nó sẽ được

nối mass tại nguồn cung cấp để dùng làm điện áp tham chiếu.
 Điện trở đầu cuối.
Điện trở  đầu cuối (Terminating Resistor) đơn giản là điện trở được đặt tại hai
điểm tận cùng kết thúc của đường truyền. Giá trị của điện trở đầu cuối lí tưởng
là bằng giá trị trở kháng đặc tính của đường dây xoắn, thường thì vào khoảng
100 - 120Ω.
Nếu điện trở đầu cuối không phù hợp với giá trị trở kháng đặc tính của đường
dây thì nhiễu có thể  xảy ra do có sự phản xạ xuất hiện trên đường truyền, nhiễu
ở mức độ nhỏ thì khơng sao nhưng nếu ở mức độ lớn thì có thể làm tín hiệu bị
sai lệch. Sau đây là hình minh họa dạng tín hiệu thu được khi dùng hai điện trở
đầu cuối khác nhau.
 Phân cực đường truyền.


21
Khi mạng RS485 ở trạng thái rảnh thì tất cả các khối thu đều ở trạng thái lắng
nghe đường truyền và tất cả  khối phát đều ở trạng thái tổng trở cao cách li với
đường truyền. Lúc này trạng thái của đường truyền được xem là bất định.
Nếu  -200mV ≤ VAB ≤ 200mV thì trạng thái logic tại ngõ ra khối thu sẽ  mang
giá trị của bit cuối cùng nhận được. Điều này khơng đảm bảo vì đường truyền
rảnh trong truyền dữ liệu nối ti ếp đòi hỏi phải  ở  mức cao để  khối thu khơng
hiểu  nhầm là có dữ liệu xuất hiện trên đường truyền.
Để duy trì trạng thái mức cao khi đường truyền rảnh thì việc phân cực đường
truyền (Biasing) phải được thực hiện. Một điện trở R kéo lên nguồn ở đường A
và một điện trở R kéo xuống mass ở đường B sao cho VAB ≥ 200mV sẽ ép
đường truyền lên mức cao.
 RS-232
RS 232 là gì ?
RS232 là một chuẩn truyền thông được phát triển bởi “Electronic Industry
Association” và “Telecommunications Industry Association” (EIA/TIA). RS232 là

chuẩn truyền thông phổ biến nhất một thời, thường được gọi tắt là RS232 hoặc RS232 thay vì EIA/TIA-232-E. Chuẩn này chỉ đề cập đến việc truyền dữ liệu nối tiếp
giữa một host (DTE-Data Terminal Equipment) và một ngoại vi (DCE-Data
Circuit-Terminating Equipment).
Có 2 phiên bản RS232 được sử dụng trong thời gian dài nhất là RS232B và
RS232C. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta chỉ thấy xuất hiện phiên bản RS232C và
thường được gọi với tên ngắn là RS232. Trong phần cứng máy tính, thường có 1
hoặc 2 cổng RS232C và được gọi là cổng COM. Cổng COM này thường được chia
thành 2 loại là 9 chân hoặc 25 chân tùy theo đời máy, hay main máy tính (tuy nhiên
hiện tại thì chúng ta thấy nhiều loại 9 chân hơn).
Tiêu chuẩn Rs-232 chỉ định mức điện áp tối đa lên đến 25V : ±5V, ±10V, ±12V,
±15V thường phụ thuộc và điện áp sử dụng trong hệ thống điều khiển. Giao tiếp RS
– 232 được phát triển cho giao tiếp dữ liệu thiết bị đầu cuối DTE và cổng giao tiếp
dữ liệu truyền thông DCE trao đổi dữ liệu nhị phân nối tiếp . RS – 232 được đặc
biệt phát triển cho giao tiếp thiết bị đầu cuối dữ liệu đến modem
Đặc điểm của RS232


Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao



Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp
điện.


22


Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn ni qua cơng
nối tiếp



Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là +12V. Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000
ôm – 7000 ôm.



Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0
từ +-3V đến 12V.



Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps ( ngày nay có thể lớn
hơn).



Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF.



Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm nhưng phải nhỏ hơn 7000 ơm



Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng
nối tiếp RS232 không vượt qua 15m.



Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng : 9600, 19200, 28800,
38400…. 56600, 115200 bps

Chức năng chân RS232

Các chân cổng RS 232


Chân 1 : Data Carrier Detect (DCD) : Phát tín hiệu mang dữ liệu



Chân 2: Receive Data (RxD) : Nhận dữ liệu


23


Chân 3 : Transmit Data (TxD) : Truyền dữ liệu



Chân 4 : Data Termial Ready (DTR) : Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được
kích hoạt bởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu



Chân 5 : Singal Ground ( SG) : Mass của tín hiệu



Chân 6 : Data Set Ready (DSR) : Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ
truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu



Chân 7 : Request to Send : yêu cầu gửi, bộ truyền đặt đường này lên mức
hoạt động khi sẵn sàng truyền dữ liệu



Chân 8 : Clear To Send (CTS) : Xóa để gửi, bộ nhận đặt đường này lên
mức kích hoạt động để thơng báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín
hiệu



Chân 9 : Ring Indicate (RI) : Báo chng cho biết là bộ nhận đang nhận
tín hiệu rung chng

Các thơng tin khác
Các mức điện áp đường truyền
RS232 sử dụng phương thức truyền thông không đối xứng, tức là sử dụng tín
hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất. Do đó ngay từ đầu tiên ra đời
nó đã mang vẻ lỗi thời của chuẩn TTL, nó vẫn sử dụng các mức điện áp tương
thích TTL để mơ tả các mức logic 0 và 1. Ngoài mức điện áp tiêu chuẩn cũng
cố định các giá trị trở kháng tải được đấu vào bus của bộ phận và các trở kháng
ra của bộ phát.
Mức điện áp của tiêu chuẩn RS232C ( chuẩn thường dùng bây giờ) được mô tả

như sau:


Mức logic 0 : +3V , +12V



Mức logic 1 : -12V, -3V

Các mức điện áp trong phạm vi từ -3V đến 3V là trạng thái chuyển tuyến.
Chính vì từ – 3V tới 3V là phạm vi không được định nghĩa, trong trường hợp
thay đổi giá trị logic từ thấp lên cao hoặc từ cao xuống thấp, một tín hiệu phải
vượt qua quãng quá độ trong một thơì gian ngắn hợp lý. Điều này dẫn đến việc
phải hạn chế về điện dung của các thiết bị tham gia và của cả đường truyền. Tốc
độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều dài của dây dẫn. Đa số các hệ thống
hiện nay chỉ hỗ trợ với tốc độ 19,2 kBd .
Quá trình truyền dữ liệu
Truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 được thực hiện không đồng bộ. Do vậy
nên tại một thời điểm chỉ có một bit được truyền (1 kí tự). Bộ truyền gửi một bit
bắt đầu (bit start) để thơng báo cho bộ nhận biết một kí tự sẽ được gửi đến trong
lần truyền bit tiếp the . Bit này ln bắt đầu bằng mức 0.. Tiếp theo đó là các bit
dữ liệu (bits data) được gửi dưới dạng mã ASCII (có thể là 5,6,7 hay 8 bit dữ


24
liệu) Sau đó là một Parity bit ( Kiểm tra bit chẵn, lẻ hay không) và cuối cùng là
bit dừng – bit stop có thể là 1, 1,5 hay 2 bit dừng.
Tốc độ Baud
Đây là một tham số đặc trưng của RS232. Tham số này chính là đặc trưng cho
quá trình truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 là tốc độ truyền nhận dữ liệu

hay còn gọi là tốc độ bit. Tốc độ bit được định nghĩa là số bit truyền được trong
thời gian 1 giây hay số bit truyền được trong thời gian 1 giây. Tốc độ bit này
phải được thiết lập ở bên phát và bên nhận đều phải có tốc độ như nhau ( Tốc
độ giữa vi điều khiển và máy tính phải chung nhau 1 tốc độ truyền bit)
Ngồi tốc độ bit cịn một tham số để mô tả tốc độ truyền là tốc độ Baud. Tốc độ
Baud liên quan đến tốc độ mà phần tử mã hóa dữ liệu được sử dụng để diễn tả
bit được truyền cịn tơc độ bit thì phản ánh tốc độ thực tế mà các bit được
truyền.Vì một phần tử báo hiệu sự mã hóa một bit nên khi đó hai tốc độ bit và
tốc độ baud là phải đồng nhất
Một số tốc độ Baud thường dùng: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800,
9600, 19200, 28800, 38400, 56000, 115200 … Trong thiết bị họ thường dùng
tốc độ là 19200
Khi sử dụng chuẩn nối tiếp RS232 thì yêu cầu khi sử dụng chuẩn là thời gian
chuyển mức logic không vượt quá 4% thời gian truyền 1 bit. Do vậy, nếu tốc độ
bit càng cao thì thời gian truyền 1 bit càng nhỏ thì thời gian chuyển mức logic
càng phải nhỏ. Điều này làm giới hạn tốc Baud và khoảng cách truyền.
Bit chẵn lẻ hay Parity bit
Đây là bit kiểm tra lỗi trên đường truyền. Thực chất của quá trình kiểm tra lỗi
khi truyền dữ liệu là bổ xung thêm dữ liệu được truyền để tìm ra hoặc sửa một
số lỗi trong q trình truyền . Do đó trong chuẩn RS232 sử dụng một kỹ thuật
kiểm tra chẵn lẻ.
Một bit chẵn lẻ được bổ sung vào dữ liệu được truyền để ch thấy số lượng các
bit “1” được gửi trong một khung truyền là chẵn hay lẻ.
Một Parity bit chỉ có thể tìm ra một số lẻ các lỗi chả hạn như 1,3,,5,7,9… Nếu
như một bit chẵn được mắc lỗi thì Parity bit sẽ trùng giá trị với trường hợp
khơng mắc lỗi vì thế khơng phát hiện ra lỗi. Do đó trong kỹ thuật mã hóa lỗi
này khơng được sử dụng trong trường hợp có khả năng một vài bit bị mắc lỗi.