Published khoảng 11 giờ trước 7 min read

Sơ đồ chân RS485 (DB9/Terminal), Đấu nối Module vào/ra tương tự/số 4-20mA sang RS485/Ethernet & Cấu hình SFTP Port 22 trạm quan trắc

Trong quá trình triển khai các tủ điện điều khiển PLC, hệ thống thu thập dữ liệu SCADA/BMS và trạm quan trắc môi trường tự động theo Thông tư 10/2021/TT-BTNMT, ba vướng mắc kỹ thuật mà anh em kỹ sư hiện trường gặp nhiều nhất là:

Nhầm phân cực sơ đồ chân RS485 (Data+ / Data-) giữa chuẩn ký hiệu của PLC Siemens/Mitsubishi với bộ chuyển đổi RS485 sang Ethernet.
Lựa chọn và quy đổi thanh ghi (Register Scaling) cho module vào/ra tương tự/số kết nối RS-485/Ethernet (Remote I/O 4-20mA, PT100, DI/DO) trong các hồ sơ mời thầu.
Cấu hình mở cổng tường lửa khi chuyển từ FTP (Port 21) sang SFTP (Port 22) để truyền file .txt về máy chủ Envisoft của Sở TN&MT.

Bài viết này tổng hợp trực tiếp bảng tra cứu sơ đồ chân, công thức quy đổi ADC 16-bit và cấu hình mạng từ thực tế thiết kế phần cứng tại phòng Lab R&D DeviceLab.

1. Bảng tra cứu Sơ đồ chân RS485 (Pinout DB9, RJ45 & Domino Terminal)

Chuẩn vật lý TIA/EIA-485 sử dụng truyền dẫn vi sai (Differential Signaling) trên 2 dây xoắn đôi chống nhiễu (STP $120\Omega$ ). Điểm gây nhầm lẫn lớn nhất là chuẩn TIA/EIA-485 quy định chân B là dương (+) và chân A là âm (-), trong khi phần lớn các hãng sản xuất chip thu phát (như MAX485, SN75176) và thiết bị công nghiệp lại ký hiệu A là Data+ (D+) và B là Data- (D-).

Thiết bị / Giao diện	Chân Dương (Data+ / D+ / Non-Inverting)	Chân Âm (Data- / D- / Inverting)	Chân Đất tham chiếu (Signal GND)	Ghi chú đấu nối thực tế
Terminal công nghiệp (Moxa, USR, DeviceLab DL-RS485)	`A+` (hoặc `D+` / `T/R+`)	`B-` (hoặc `D-` / `T/R-`)	`GND` / `SG`	Đấu song song `A+` với `D+`, `B-` với `D-`
Cổng DB9 cái (PLC Siemens S7-200 / S7-1200 CM1241)	Chân 3 (`RS485-B` / `Data+`)	Chân 8 (`RS485-A` / `Data-`)	Chân 5 (`M` / `Logic GND`)	Siemens ký hiệu `Chân 3 = B (+)` và `Chân 8 = A (-)`
Cổng RJ45 chuẩn Modbus.org (2-Wire)	Chân 5 (`B` / `D1` / `Data+`)	Chân 4 (`A` / `D0` / `Data-`)	Chân 8 (`Common`)	Kiểm tra datasheet từng biến tần trước khi bấm hạt mạng
Đồng hồ điện 3 pha (Selec, Eastron SDM630, Schneider)	`A+` (hoặc `D+`)	`B-` (hoặc `D-`)	`S` / `COM`	Bắt buộc dùng cáp xoắn đôi bọc kim RS485 120 Ohm STP

Tài liệu hướng dẫn chi tiết kèm sơ đồ đấu trở đầu cuối $120\Omega$ : Xem đầy đủ tại Sơ đồ chân RS485 & Đấu nối RS485 sang Ethernet PLC Siemens, Mitsubishi và thông số phần cứng Bộ chuyển đổi RS485 sang Ethernet cách ly quang 3.0kV DL-RS485.

2. Đặc tả Kỹ thuật Module vào/ra tương tự/số kết nối RS-485/Ethernet (Remote I/O)

Trong các hồ sơ mời thầu hệ thống SCADA nhà máy nước, trạm quan trắc và tủ điều khiển M&E, hạng mục module vào/ra tương tự/số kết nối RS-485/Ethernet (Analog/Digital Remote I/O Module) đóng vai trò thu thập tín hiệu từ cảm biến hiện trường (4-20mA, 0-10V, nhiệt độ PT100, tiếp điểm báo trạng thái Run/Stop/Trip) và đóng gói thành khung truyền Modbus RTU (qua RS-485) hoặc Modbus TCP (qua cổng RJ45 Ethernet).

2.1. Phân biệt đấu dây cảm biến 4-20mA 2 dây (Loop-powered) và 4 dây

Cảm biến 2 dây (2-Wire Passive Transmitter): Nguồn 24VDC cấp nối tiếp từ tủ điện vào chân V+ của cảm biến; chân Out- của cảm biến đưa thẳng vào chân AI+ của module Remote I/O; chân AI- nối về 0VDC (GND).
Cảm biến 4 dây (4-Wire Active Analyzer - như bộ hiển thị pH/COD/TSS hoặc đồng hồ lưu lượng điện từ): Bản thân thiết bị đo đã có nguồn nuôi 220VAC/24VDC riêng và tự xuất dòng 4-20mA chủ động. Khi đó đấu trực tiếp Iout+ vào AI+ và Iout- vào AI- (tuyệt đối không cấp chồng nguồn 24VDC vào nhánh tín hiệu).

2.2. Công thức quy đổi thanh ghi Modbus (Register Scaling) trên PLC / Datalogger

Với các module vào/ra tương tự sử dụng bộ biến đổi ADC 16-bit (dải giá trị thô Raw_ADC từ 0 đến 65535 hoặc 4000 đến 20000 tương ứng 4.000mA - 20.000mA), công thức nội suy tuyến tính ra giá trị vật lý thực tế $PV$ (ví dụ áp suất $0 - 16 ext{ bar}$ hoặc lưu lượng $0 - 500 ext{ m}^3/ ext{h}$ ) là:

PV = LRV + rac{ ext{Raw\_Value} - ext{Raw\_Min}}{ ext{Raw\_Max} - ext{Raw\_Min}} imes (URV - LRV)

Xem chi tiết bảng thông số hồ sơ thầu, sơ đồ đấu dây 2-wire/3-wire/4-wire và so sánh phần cứng tại:

3. SFTP Port bao nhiêu? So sánh SFTP (Port 22) và FTP (Port 21) khi truyền dữ liệu quan trắc

Khi cấu hình Bộ Datalogger quan trắc môi trường chuẩn Thông tư 10 (DL-ENV10) đẩy tệp dữ liệu .txt định kỳ 5 phút/lần về máy chủ của Sở TN&MT (phần mềm Envisoft), kỹ sư mạng cần nắm rõ sự khác biệt về cổng kết nối (Port) để cấu hình NAT trên Router 4G / Firewall:

Tiêu chí kỹ thuật	Giao thức SFTP (SSH File Transfer Protocol)	Giao thức FTP (File Transfer Protocol)
Port mặc định	TCP Port 22 (hoặc cổng tùy chỉnh như `2222` do Sở TN&MT cấp)	TCP Port 21 (Kênh điều khiển) + Dải Passive Port (ví dụ `50000 - 50100`)
Cơ chế kết nối	Chạy toàn bộ lệnh đăng nhập và truyền file trên 1 kết nối TCP duy nhất (Single-channel SSH)	Cần mở đồng thời Port 21 và dải cổng dữ liệu động (rất dễ bị kẹt bởi CGNAT của SIM 4G)
Bảo mật đường truyền	Mã hóa toàn phần (SSH-2), chống nghe lén mật khẩu và chống sửa đổi nội dung file `.txt`	Truyền bản rõ (Plaintext), dễ bị lộ tài khoản FTP nếu không bọc TLS (FTPS)

Tham khảo hướng dẫn cấu hình chi tiết cho trạm quan trắc nước thải và khí thải:

4. Thiết kế mạch điện tử & Tùy biến phần cứng IoT công nghiệp theo yêu cầu (OEM/ODM)

Đối với các nhà tích hợp hệ thống (SI), công ty phần mềm MES/ERP hoặc nhà chế tạo máy (OEM) cần thiết kế bo mạch điều khiển riêng để tối ưu chi phí BOM (giảm 25-35% so với việc ghép nối nhiều module COTS rời rạc), phòng Lab R&D của DeviceLab tại Hà Nội cung cấp dịch vụ trọn gói kèm bàn giao 100% sở hữu trí tuệ (Schematic, Layout PCB 2-8 lớp, BOM, Gerber, Firmware Source Code):