Về bản chất, dữ liệu được thu thập thông qua kết nối .Modbus PLC biểu hiện dưới dạng một chuỗi bit. bao gồm ngôn ngữ nhị phân gồm số không và số một. Mặc dù có giá trị đối với máy móc và hệ thống tự động. dữ liệu thô này có ý nghĩa hạn chế đối với hầu hết các cá nhân. trừ khi họ có chuyên môn về ngôn ngữ thập lục phân bắt nguồn từ bit (Xem Hình bên dưới).

3 loại kết nối Modbus PLC

1. Modbus nối tiếp (RTU)

Serial Modbus, đặc biệt là trong cấu hình Remote Terminal Unit (RTU). là trụ cột nền tảng trong các giao thức truyền thông công nghiệp, tương tự như các cổng HDMI. có ở mặt sau của tivi hoặc các cổng USB phổ biến trên máy tính. Các điểm kết nối này, dù là RS485, RS232 hay tương tự. đóng vai trò là đường dẫn mà Modbus RTU thiết lập giao tiếp giữa PLC và các thiết bị ngoại vi.
Lý tưởng cho các nhà máy vừa và nhỏ có số lượng dây chuyền sản xuất hạn chế. kết nối RTU mang lại sự đơn giản và hiệu quả về chi phí. Tuy nhiên, tính thực tế của nó giảm đi khi đối mặt với các thiết lập công nghiệp phức tạp được đặc trưng bởi nhiều hệ thống kết nối với nhau.
Mặc dù RTU có thể không có đủ băng thông để xử lý hiệu quả. nhu cầu dữ liệu của các nhà máy lớn hơn với hàng chục dây chuyền sản xuất. nhưng nó vẫn là giải pháp đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí cho các hoạt động quy mô nhỏ hơn. Sự phổ biến của nó như là phương pháp thô sơ nhất nhưng hiệu quả nhất .để thu thập dữ liệu tự động nhấn mạnh sự liên quan lâu dài của nó trong tự động hóa công nghiệp.

2. Giao thức Ethernet Modbus (TCP/IP)

Ethernet Modbus, tận dụng giao thức TCP/IP, cung cấp khả năng kết nối trong tự động hóa công nghiệp. tương tự như tích hợp truy cập internet trong môi trường nhà máy.
Một trong những tính năng chính của Ethernet Modbus là khả năng kết nối các máy trên Mạng cục bộ (LAN). cho phép giao tiếp liền mạch với mọi thiết bị được kết nối với mạng. Phạm vi tiếp cận và khả năng mở rộng rộng hơn này khiến Ethernet Modbus. phù hợp với các nhà máy lớn hơn với nhiều dây chuyền sản xuất và vô số hệ thống được kết nối với nhau.
Khi các ngành công nghiệp tiếp tục áp dụng chuyển đổi số. Ethernet Modbus nổi lên như một trong những tiêu chuẩn thực tế cho truyền thông dữ liệu hiệu quả và toàn diện trong tự động hóa nhà máy.

3. Modbus ASCII

Modbus ASCII sử dụng mã hóa ASCII để truyền dữ liệu. giúp con người có thể đọc được và phù hợp cho mục đích khắc phục sự cố và chẩn đoán. Tuy nhiên, bất chấp những lợi ích này. hiện nay nó hiếm khi được các nhà máy sử dụng để tự động thu thập dữ liệu.

Các doanh nghiệp thường dựa vào các thiết bị Internet vạn vật (IoT) để thu hẹp khoảng cách này. chuyển đổi dữ liệu Modbus PLC sang định dạng mà con người có thể đọc được. Các giải pháp IoT này đóng vai trò là trình thông dịch. dịch ngôn ngữ bí ẩn của bit thành hình ảnh trực quan và thông tin chi tiết có thể hành động được. mà các giám đốc điều hành và người ra quyết định có thể tiếp cận. Sự chuyển đổi này trao quyền cho các tổ chức. để khai thác toàn bộ tiềm năng của dữ liệu xưởng sản xuất.

Modbus PLC so với OPC để thu thập và diễn giải dữ liệu nhà máy hiệu quả

Mặc dù cả Modbus và OPC (giao tiếp nền tảng mở) đều đóng vai trò là tiêu chuẩn giao tiếp trong tự động hóa công nghiệp. nhưng chúng khác nhau về phạm vi và chức năng. Modbus chủ yếu tập trung vào trao đổi dữ liệu giữa PLC và thiết bị hiện trường. mang lại sự đơn giản và hiệu quả về mặt chi phí. Mặt khác, OPC cung cấp giao diện chuẩn hóa để truy cập dữ liệu từ nhiều hệ thống công nghiệp khác nhau. cho phép tích hợp liền mạch với nhiều ứng dụng phần mềm khác nhau.

Ưu điểm của Modbus PLC

• Tiết kiệm chi phí : Việc triển khai Modbus thường có chi phí thấp hơn so với các giao thức độc quyền. khiến đây trở thành lựa chọn hấp dẫn cho các dự án có ngân sách hạn chế. 
• Dễ triển khai : Với cấu trúc truyền thông đơn giản. và hỗ trợ rộng rãi trong PLC và các thiết bị công nghiệp, tích hợp Modbus tương đối đơn giản và không cần mã.
• Hiệu quả về mặt thời gian : Quy trình triển khai và cấu hình nhanh chóng góp phần rút ngắn thời gian thiết lập. đẩy nhanh tiến độ dự án và thời gian thu được giá trị.

Nhược điểm của Modbus PLC

• Băng thông dữ liệu hạn chế : Những hạn chế cố hữu của Modbus về băng thông dữ liệu có thể. gây ra những thách thức trong việc truyền khối lượng dữ liệu lớn hoặc cập nhật tần suất cao, có thể dẫn đến thất bại khi triển khai AI quy mô lớn.
• Khả năng mở rộng : Khi quy mô và độ phức tạp của hệ thống tự động hóa tăng lên. và số lượng đường truyền trong dự án tăng lên. các kết nối Modbus PLC có thể gặp phải sự cố về khả năng mở rộng. đòi hỏi các giải pháp thay thế hoặc nâng cấp giao thức.
• Bảo mật dữ liệu : Việc thiếu các tính năng bảo mật tích hợp trong giao thức Modbus làm dấy lên mối lo ngại. về tính toàn vẹn của dữ liệu và khả năng bị tấn công mạng. Để giảm nguy cơ mất dữ liệu và rò rỉ. các nhà máy có thể cần đầu tư vào các công nghệ như tường lửa. chu vi được xác định bằng phần mềm, hệ thống ZTNA, v.v.
• Nhu cầu về phần mềm giúp dữ liệu có thể đọc được bằng con người : Mặc dù dữ liệu Modbus có thể đọc được bằng máy. nhưng việc chuyển đổi dữ liệu này sang định dạng mà con người có thể đọc được thường yêu cầu các công cụ phần mềm bổ sung. hoặc các giải pháp tùy chỉnh, thường đi kèm với việc tích hợp thêm các công cụ IoT.

Điều quan trọng cần lưu ý là những ưu và nhược điểm này có thể thay đổi tùy thuộc vào loại Modbus PLC được sử dụng. Ví dụ, Ethernet Modbus có khả năng mở rộng hơn so với Serial Modbus, trong khi Modbus ASCII cung cấp dữ liệu dễ đọc hơn đối với con người. Tuy nhiên, khái quát ở trên vẫn đúng khi so sánh kết nối OPC với Modbus PLC để thu thập dữ liệu trong các nhà máy.

Về vấn đề này, chúng ta có thể nói rằng kết nối Modbus PLC có thể phù hợp với các nhà máy vừa và nhỏ, nơi số lượng dây chuyền và độ phức tạp của dự án thường có thể quản lý được bằng công nghệ này và nơi các nhà máy có thể được hưởng lợi từ tính hiệu quả về chi phí.

Mặt khác, đối với các nhà máy lớn có hơn một trăm dây chuyền và thường có sáng kiến ​​cho các mô hình AI/bản sao kỹ thuật số phức tạp hơn, IOT Master khuyên bạn nên sử dụng OPC làm giải pháp thay thế.

Modbus PLC – Tự động thu thập dữ liệu nhà máy

Các nhà máy có thể sử dụng dữ liệu Modbus PLC trong xưởng sản xuất như thế nào

Cung cấp dữ liệu cho các công cụ sản xuất đám mây

Việc tích hợp dữ liệu Modbus PLC với nền tảng sản xuất dựa trên đám mây. cho phép giám sát thời gian thực, phân tích sản xuất và quản lý hoạt động của nhà máy từ xa.

Theo cách này, các nhà máy có thể cải thiện các chỉ số KPI như OEE. (Xem hình ảnh bên dưới), thời gian nhịp , điểm OTIF và nhiều chỉ số khác.

Triển khai AI cho bảo trì dự đoán

Các mô hình AI có hiệu quả như dữ liệu mà chúng được đào tạo. Do đó, đối với các nhà sản xuất muốn khai thác AI. để tăng hiệu quả thì kết nối Modbus plc có thể hữu ích. 

Bằng cách phân tích dữ liệu lịch sử được thu thập thông qua Modbus PLC. các thuật toán AI có thể dự đoán lỗi thiết bị , tối ưu hóa lịch trình bảo trì. và ngăn ngừa thời gian ngừng hoạt động tốn kém khoảng 15% theo Deloitte .

Xây dựng bản sao kỹ thuật số của một nhà máy

Bằng cách sử dụng dữ liệu Modbus, các nhà sản xuất có thể tạo bản sao kỹ thuật số của cơ sở sản xuất , tạo điều kiện cho việc mô phỏng, tối ưu hóa và thử nghiệm ảo để cải tiến và đổi mới quy trình.

Cuộc trò chuyện sau đây giữa Evren Ozkaya, Tiến sĩ , Tổng giám đốc điều hành và Nhà sáng lập của IOT Master, và Mike Walker , Giám đốc điều hành Chiến lược số về chăm sóc sức khỏe và khoa học đời sống toàn cầu tại Microsoft, từ tập thứ năm của loạt podcast Supply Chain Wizard for Pharma , minh họa cách dữ liệu là nền tảng để triển khai bất kỳ công nghệ tiên tiến nào trên sàn nhà máy. Theo quan điểm này, chúng ta có thể bổ sung việc sử dụng bất kỳ công nghệ tinh gọn kỹ thuật số nào làm ứng dụng Modbus PLC.