Escuela de Control Industrial: Interpretación del protocolo de comunicación Modbus [Colección Yi]

Escuela de Control Industrial: Interpretación del protocolo de comunicación Modbus [Colección Yi]

Como controlador industrial, seguramente esté familiarizado con el protocolo de comunicación Modbus. Se puede decir que es el más utilizado en el campo de la automatización industrial. Gracias a su apertura, escalabilidad y estandarización, se ha convertido en un estándar industrial general.

En 1979, Schneider Electric desarrolló un protocolo de bus, el protocolo Modbus, para el sector industrial. Actualmente, muchas comunicaciones RS485 en la industria utilizan el protocolo Modbus, lo que nos permite comprender mejor el protocolo de comunicación Modbus.

Modbus es un protocolo de comunicación desarrollado por Modicon para la comunicación de sus PLC. Es también el primer protocolo de bus del mundo realmente utilizado en el ámbito industrial. La red Modbus es un sistema de comunicación industrial que se forma conectando un controlador programable con un terminal inteligente y un ordenador a través de una línea pública o una línea local dedicada. Su estructura incluye hardware y software. Se puede aplicar a diversas aplicaciones de adquisición de datos y monitorización de procesos.

Características de Modbus:

(1) Estándar y abierto, los usuarios pueden utilizar el protocolo Modbus de forma gratuita y con confianza, sin pagar tarifas de licencia y sin infringir los derechos de propiedad intelectual.

(2) Modbus puede soportar una variedad de interfaces eléctricas, como RS-232, RS-485, etc., y también puede transmitirse en varios medios, como par trenzado, fibra óptica, inalámbrico, etc.

(3) El formato de trama Modbus es simple, compacto y fácil de entender. Es fácil de usar para los usuarios y de desarrollar para los fabricantes.

Desde su creación en 1979, se ha convertido en un estándar en el campo de la comunicación industrial. El Modbus original solo admite puertos serie, que se dividen en modos de transmisión de señales RTU y ACSII (generalmente basados ​​en el medio de comunicación serie RS485). Con el cambio de los tiempos, Modbus cuenta con una nueva versión TCP, que permite la comunicación a través de Ethernet. Además, Modbus también cuenta con una versión ModbusPlus dedicada a Modicon.

Modbus es un modo de comunicación maestro-esclavo con una única estación maestra. Consta de una subestación y varias estaciones esclavas, lo que permite la comunicación entre varios dispositivos en la misma red.

Introducción de tres protocolos de comunicación Modbus:

Módulo de interfaz de red Modbus TCP/IP.

ModbusRTU/ASCII, comunicación serie asíncrona, RS232/485/422, fibra óptica, inalámbrica

ModbusPlus, red de paso de token de alta velocidad, cable coaxial o cable óptico.

Entre ellos, ModbusRTU y ModbusTCP son los más utilizados.

Comparación del modo de transmisión de señales

1. RTU y ASCII

1. El protocolo ModbusASCII tiene etiquetas de inicio y fin, ModbusRTU no.

Esto hace que el procesamiento de paquetes de datos en el protocolo ASCII sea más conveniente.

Por ejemplo: el intervalo de transmisión entre un paquete de datos en el protocolo ASCII puede ser de hasta 1 s (generalmente no más de 1 s, más de 1 s el dispositivo receptor lo considera un error).

El protocolo RTU estipula que el tiempo de envío o recepción entre cada dos bytes no debe exceder 3,5 veces el tiempo de transmisión del carácter, de lo contrario se considerará como el comienzo de una nueva trama si se excede el tiempo especificado.

2. El protocolo ASCII tiene una gran legibilidad y una baja eficiencia de transmisión.

Debido a que el protocolo ASCII transmite todos los caracteres ASCII visibles, la etapa de depuración será más intuitiva.

Pero esto también es una desventaja. El aumento de la legibilidad reduce la eficiencia de la transmisión. Por ejemplo, para transmitir un número hexadecimal 0xF9, ASCII transmitirá dos caracteres, "F" y "9". Completa la transferencia.

Como protocolo de comunicación industrial, Modbus está dirigido principalmente a técnicos e ingenieros cualificados. No requiere una gran legibilidad. Sin embargo, la cantidad de datos transmitidos suele ser considerable, por lo que rara vez se utiliza en el ámbito industrial. Utiliza el protocolo ASCII.

3. Diferentes procedimientos de verificación

RTU utiliza la verificación CRC, mientras que ASCII utiliza la verificación LRC. El procedimiento de verificación LRC es más sencillo que el de verificación CRC. Ambos métodos de verificación se describirán en detalle en artículos posteriores.

2. TCP y Rtu

1. El concepto es diferente: Modbus es un protocolo estándar de intercambio de datos de control industrial. Puede utilizar RTU y ASCII para la transmisión mutua de datos de protocolo. RTU utiliza datos binarios. Este método transmite los datos directamente, mientras que TCP convierte cada byte de datos binarios en una cadena hexadecimal fija de dos dígitos y los concatena secuencialmente para transmitir los datos en forma de código TCP. Generalmente, el método RTU es el más utilizado.

2. Diferentes métodos de comunicación: Ethernet, cuyo modo de comunicación es Modbus TCP. Transmisión serie asíncrona (diversos medios, como RS-232/422/485; fibra óptica, inalámbrica, etc.), cuyo modo de comunicación es Modbus RTU o Modbus ASCII. Red de paso de tokens de alta velocidad, cuyo modo de comunicación es Modbus PLUS.

Código de función Modbus