พื้นฐาน Modbus Protocol สำหรับ PLC

บทนำสู่ Modbus Protocol

Modbus เป็น Communication protocol ที่สำคัญในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม ช่วยให้อุปกรณ์ต่างผู้ผลิต ต่างรุ่น สามารถสื่อสารกันได้ เมื่อคุณมีความรู้เรื่อง PLC พื้นฐานแล้ว การเรียนรู้ Modbus จะช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่อระบบที่ซับซ้อนได้

ทำไมต้องใช้ Modbus?

ในโลกของอุตสาหกรรมจริง เรามักต้องเผชิญกับความท้าทายเหล่านี้:

• ใช้ PLC หลายตัวในระบบเดียว
• เครื่องจักรใหญ่ที่ต้องการการควบคุมหลายจุด
• การเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่างแบรนด์ ต่างผู้ผลิต

Modbus เป็นภาษากลาง ที่ผู้ผลิตอุปกรณ์ส่วนใหญ่รองรับ ทำให้เราสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่หลากหลายเข้าด้วยกันได้

หลักการทำงานของ Modbus

โครงสร้างแบบ Master-Slave

ระบบ Modbus ประกอบด้วย:

Master (Client)

• เป็นผู้ส่งคำขอ (Request)
• อุปกรณ์ที่สามารถเป็น Master ได้: PLC, HMI, Computer

Slave (Server)

• เป็นผู้ตอบกลับ (Response)
• แต่ละ Slave ต้องมี Device Address (ID) ที่ไม่ซ้ำกัน

การสื่อสาร

การทำงานเป็นแบบ Request-Response:

1. Master ส่ง Request ไปที่ Slave
2. Slave ตอบกลับด้วย Response
3. วนซ้ำไปเรื่อยๆ

ช่องทางการสื่อสาร

RS485 (Serial Communication)

• ใช้สายไฟ 2 เส้น ส่งแรงดัน
• ต้องกำหนด Device Address ให้แต่ละ Slave
• มี Error Check ในระบบ

TCP/IP (Network Communication)

• ใช้สายแลน (Ethernet)
• ใช้ IP Address แทน Device Address
• ไม่มี Device Address ใน Data Frame แต่มี Unit ID

Modbus Data Frame

ส่วนประกอบหลัก

[Device Address] [Function Code] [Data] [Error Check]

Function Code: กำหนดคำสั่งที่ต้องการให้ Slave ทำ Data: ระบุ Address เริ่มต้นและจำนวนข้อมูลที่ต้องการ

ตัวอย่าง Data Frame

Request:  [01] [01] [00 00] [00 0A] [Error Check]
Response: [01] [01] [02] [05] [Error Check]

การแปลความหมาย:

• Function Code 01: อ่าน Coil
• Address 0: เริ่มที่ตำแหน่ง 0
• จำนวน 0A (10 ชิ้น): อ่าน 10 ชิ้น
• Response 05: ข้อมูลที่อ่านได้

ประเภทข้อมูลใน Modbus

Modbus แบ่งหน่วยความจำเป็น 4 ประเภท:

ข้อมูล 1-bit

1. Coil (0x) - สามารถอ่าน/เขียนได้
2. Input (1x) - อ่านได้อย่างเดียว

ข้อมูล 16-bit

1. Input Register (3x) - อ่านได้อย่างเดียว
2. Holding Register (4x) - สามารถอ่าน/เขียนได้

Function Code ที่ใช้บ่อย

เคล็ดลับสำคัญ

⚠️ ระวังความสับสน: Address 4x ใช้ Function Code 03 (ไม่ใช่ 04)

การใช้งานในทางปฏิบัติ

ขั้นตอนการตั้งค่า Modbus

1. ศึกษาคู่มือผู้ผลิต - ดู Memory Address ที่ต้องการอ่าน
2. กำหนด Device Address - ให้แต่ละ Slave มี ID ไม่ซ้ำ
3. เลือก Function Code - ตาม Address Type ที่ต้องการ
4. ระบุ Starting Address และ Quantity - ข้อมูลที่ต้องการอ่าน/เขียน

การอ่านข้อมูลจาก PLC

ใน PLC สามารถแมป Modbus Address กับ Internal Address:

• X (Input) → Input Register
• Y (Output) → Coil
• M (Auxiliary) → Coil
• D (Data) → Holding Register

การแก้ปัญหาที่พบบ่อย

ปัญหา: ไม่สามารถสื่อสารได้

• ตรวจสอบ Device Address ว่าซ้ำกันหรือไม่
• ตรวจสอบการเชื่อมต่อสาย RS485
• ตรวจสอบ Baud Rate และ Parity Setting

ปัญหา: อ่านข้อมูลผิด

• ตรวจสอบ Function Code ที่ใช้
• ตรวจสอบ Starting Address
• ตรวจสอบ Data Type (1-bit หรือ 16-bit)

สรุป

Modbus เป็น protocol ที่จำเป็นสำหรับการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ในอุตสาหกรรม จุดสำคัญที่ต้องเข้าใจ:

• โครงสร้าง Master-Slave ที่ทำงานแบบ Request-Response
• 4 ประเภทข้อมูล หลัก: Coil, Input, Input Register, Holding Register
• Function Code ที่สอดคล้องกับประเภทข้อมูล
• การอ้างอิงคู่มือผู้ผลิตเพื่อหา Memory Address ที่ถูกต้อง

การเรียนรู้ Modbus จะช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่อและควบคุมระบบอุตสาหกรรมที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ