Protocol là gì? Phân loại và các nguyên lý hoạt động của Protocol trên Internet

Protocol có nghĩa là gì?

Protocol là từ tiếng Anh có nghĩa tiếng Việt là giao thức truyền thông, giao thức tương tác, giao thức tương tác, giao thức liên mạng, giao thức trao đổi thông tin. Đây là khái niệm Protocol được sử dụng trong ngành công nghệ thông tin.

Trách nhầm lẫn với giao thức trong những ngành khác, Protocol đóng vai trò là một tập hợp các quy tắc chuẩn dành cho việc biểu diễn dữ liệu, phát dữ liệu, chứng thực hoặc phát hiện lỗi dữ liệu – đây là những công việc cần thiết nhằm gửi thông tin qua các kênh truyền thông, nhờ vào đó mà các máy tính có thể kết nối để trao đổi thông tin với nhau.

Nói tóm lại, Protocol được biết đến nhiều nhất với vai trò là một Modbus – một giao thức truyền thông được ứng dụng phổ biến tại các nhà máy công nghiệp. Và giao thức Modbus được xếp vào danh sách những giao thức quan trọng nhất trên nền tảng Internet công nghệ 4.0.

Vậy một Modbus Protocol chứa những gì?

Thông thường, một Modbus Protocol gồm có:
247 Slave giữ nhiệm vụ cung cấp thông tin cho Master.
Chức năng của một Master là truyền thông tin người dùng cần đến Slave và chỉ định Slave thực hiện thu thập những thông tin đó rồi gửi lại cho Master.
Một Slave địa chỉ sẽ tương thích với thiết bị.
Trong đó, Master bao gồm các thiết bị như PLC, PC, DCS..
Slave là các công cụ đo lường như các loại cảm biến dùng để đo áp suất, các loại van, các loại cảm biến đo nhiệt độ, các loại đồng hồ dùng để đo thực lực áp lực...

Modbus Protocol được phân thành những loại nào?

Modbus Protocol được phân thành 3 loại phổ biến bao gồm:

Modbus ASCII

Đây là loại Modbus Protocol ra đời đầu tiên và cũng là loại già tuổi nhất. Dòng Modbus ASCII giữ nhiệm vụ mã hóa dữ liệu thông qua Hexadeci-mal, có nghĩa là mỗi Byte thông tin cần có sự kết hợp của 2 Byte truyền thông.

Modbus RTU

Sau Modbus ASCII là sự xuất hiện của Modbus RTU. Nó xuất hiện và gần như dùng để thay thế dần dòng Modbus ASCII. Modbus RTU thực hiện nhiệm vụ mã hóa dữ liệu bằng hình thức nhị phân bao gồm 1 Byte truyền thông và 1 Byte dữ liệu.  

Tuy nhiên, các model điện thoại và các thiết bị chuyên dùng tín hiệu sóng Radio vẫn chọn Modbus ASCII là dòng tương tác phổ biến. 

Trong công nghiệp nhà máy, Modbus RTU bao gồm 2 loại là giao thức truyền thông Modbus RS485 và giao thức truyền thông Modbus RS232, trong đó giao thức truyền thông Modbus RS485 là phiên bản đã được cải tiến cao cấp hơn thông qua nền tảng của RS232.

Modbus TCP-IP

Đây là phiên bản cao cấp nhất của công nghệ 4.0. Mức độ sử dụng Modbus TCP-IP vô cùng phổ biến hiện nay. Nhiệm vụ của Modbus TCP-IP là thu thập dữ liệu tới người sử dụng bằng mạng Internet hoặc mạng LAN.

Protocol có những dạng liên kết nào?

+ Routable và Non – Routable Protocols dịch sang tiếng Việt có nghĩa là giao thực có khả năng định tuyến và giao thức không có khả năng định tuyến.
+ Connectionless và Connection – Oriented Protocols có nghĩa tiếng Việt là giao thức hướng kết nối và giao thức không kết nối.

Protocol có những đặc điểm gì?

Mỗi dạng liên kết Protocol có những đặc điểm khác nhau.

Giao thức hướng kết nối có đặc điểm là nó kết nối được với đường truyền và nó giống như dữ liệu đi tuần tự: Nếu nhận được thông báo thành công thì ngay lập tức nơi nhận phải gửi các tín hiệu ACK – Acknowledge.

Giao thức không kết nối có đặc điểm ngược lại so với giao thức hướng kết nối: Đầu tiên, nó không kiểm soát đường truyền đồng thời dữ liệu thường nằm dưới dạng Dategrams và không bảo đảm đến được nơi nhận.

Giao thức có khả năng định tuyến thường cho phép đi qua các thiết bị liên mạng: Ví dụ như Router dùng để xây dựng các mạng lưới có quy mô lớn hơn.

Giao thức không có khả năng định tuyến: Ngược lại với giao thức có khả năng định tuyến, loại giao thức này không cho phép việc đi lại của các thiết bị liên mạng diễn ra. Ví dụ như Router xây dựng các mạng lớn.

Mạng truyền thông trên Internet thông qua bộ chuyển đổi TCP- IP có ứng dụng thực tế nào?

Z-Key chính là câu trả lời cho câu hỏi này. Z-Key giữ vai trò là một trong những bộ chuyển đổi tín hiệu Modbus RTU sang Modbus TCP-IP. Trong tương lai, bộ này sẽ trở thành ứng dụng được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các nhà máy công nghiệp. 

Nguyên nhân khiến Z-Key trở nên quan trọng trong tương lai gần đó là các nhà máy sẽ bắt đầu thực hiện quá trình vận hàng thông qua một quy trình tự động hiện đại hóa – nơi có rất ít người lao động làm việc. Tất cả quá trình hoạt động được điều khiển thông qua phương thức từ xa. Yêu cầu trong quá trình vận hành là một người ngồi trực máy tính – người nắm bắt được hầu hết những gì đang diễn ra trong nhà máy. Giải pháp này giúp các nhà máy cũng như công ty tiết kiệm trong việc chi trả cho việc đo lường.

Bên cạnh đó, Z-Key còn giúp doanh nghiệp hay nhà máy công nghiệp lưu trữ tất cả các dữ liệu thông qua một địa chỉ IP.

Ví dụ một mô hình truyền thông trên Internet của các Modbus Protocol là gì?

Khi bạn muốn biết chính xác thông số nhiệt độ hiện tại tại khu vực cảm biến đo nhiệt độ đang đo trong nhà máy là bao nhiêu.

Bạn sẽ lập mô hình giao thức gồm có máy tính, mạng Lan, Z-Key và các Modbus Slave. Khi đó, Master là máy tính sẽ truyền dữ liệu yêu cầu nhiệt độ mà bạn đang cần đi qua bộ phân tích Z-Key thông qua mạng Internet.

Sau đó, Z - Key sẽ phân tích mã hóa tín hiệu từ Modbus Z-Key của Pc đồng thời truyền tải thông tin nhiệt độ cho các Slave đang hoạt động trong nhà máy. Ngay lúc đó, Slave sẽ thu nhập thông tin nhiệt độ hiện tạo mà nó đang đo rồi truyền qua Z-Key.

Z-Key tiếp tục mã hóa dữ liệu mà Slave mang tới chuyển từ tín hiệu Modbus RTU thành tín hiệu Modbus TCP-IP với mục đích truyền về PC để hiển thị thông số nhiệt tại thời điểm hiện tại trên màn hình máy tính.

Hy vọng bài chia sẻ trên sẽ cung cấp cho bạn nhiều thông tin bổ ích liên quan đến Protocol.