Sensor de temperatura e umidade com comunicação RS-485 e protocolo de comunicação Modbus

Sensor de temperatura e umidade com comunicação RS-485 e protocolo de comunicação Modbus

Por muito tempo, os seres humanos estiveram acostumados a obter informações diretamente de seus próprios órgãos sensoriais, mas essa forma de obtenção de informações é muito limitada. Para superar as limitações dos órgãos humanos e das condições naturais, foram inventados sensores e tecnologias de comunicação por sensores. Com o rápido desenvolvimento de diversas tecnologias de sensoriamento, os meios de obtenção e transmissão de informações sofreram mudanças constantes, ampliando significativamente a capacidade humana de obter informações.

1. A origem do RS-485 e do Modbus

RS-485: Normalmente, o envio de dados utiliza comunicação serial para a troca de informações. O método utilizado inicialmente era a comunicação RS232. Devido à complexidade dos ambientes industriais, diversos sensores geram muita interferência eletromagnética, e erros de transmissão são frequentes. Além disso, o RS232 permite apenas comunicação ponto a ponto, sem função de rede, e a distância de transmissão não atinge mais de dez metros, o que não atende aos requisitos de comunicação de longa distância. Esses problemas só foram resolvidos com o surgimento do RS-485.

O sinal RS-485 adota o modo de transmissão diferencial, que pode resolver eficazmente o problema da interferência de modo comum, a distância de comunicação pode atingir 1200 metros e permite que vários transceptores sejam conectados ao mesmo barramento.

Protocolo Modbus: Com o crescente número de aplicações industriais em comunicação, a Schneider Electric formulou o protocolo Modbus para o setor industrial em 1979, e atualmente muitas aplicações de comunicação RS-485 na indústria utilizam o protocolo Modbus. A seguir, abordaremos a comunicação RS-485 e o protocolo de comunicação Modbus.

Em segundo lugar, a relação entre os protocolos RS-485 e Modbus.

Primeiramente, o RS-485 é um protocolo de camada de hardware, enquanto o Modbus é um protocolo de camada de software que opera acima dessa camada de hardware, sendo um protocolo de transmissão de mensagens da camada de aplicação. Em termos simples, o Modbus define a relação entre mestre e escravo, especificando quais comandos o mestre deve enviar ao escravo. O Modbus também define a interação de dados entre o mestre e o escravo, qual formato deve ser seguido e como garantir que os dados não entrem em conflito durante a transmissão. Contanto que todos sigam esse protocolo, máquinas mestre e escravo de fabricantes diferentes podem ser compartilhadas. O protocolo Modbus inclui RTU, ASCII e TCP. Dentre eles, o Modbus-RTU é o mais utilizado e relativamente simples.

1. Comunicação RS-485

RS-485 é um padrão que define as características elétricas de transmissores e receptores em um sistema digital multiponto balanceado. O padrão é definido pela Telecommunications Industry Association (TIA) e pela Electronics Industry Alliance (EIA). Redes de comunicação digital que utilizam esse padrão podem transmitir sinais de forma eficaz em longas distâncias e em ambientes com alto nível de ruído eletrônico. O RS-485 possibilita a conexão à rede local e a configuração de enlaces de comunicação com múltiplas ramificações.

O RS-485 possui duas configurações de cabeamento: dois fios e quatro fios. O sistema de quatro fios permite apenas comunicação ponto a ponto e é pouco utilizado atualmente, sendo o cabeamento de dois fios o mais comum. Este método de cabeamento utiliza uma topologia de barramento, permitindo a conexão de até 32 nós em um mesmo barramento.

2. Protocolo de comunicação Modbus

O protocolo Modbus é uma linguagem universal aplicada a controladores eletrônicos. Através deste protocolo, os controladores podem comunicar-se entre si e com outros dispositivos através de uma rede (como Ethernet). Tornou-se um padrão industrial geral. Com ele, equipamentos de controle produzidos por diferentes fabricantes podem ser conectados a uma rede industrial para monitoramento centralizado. Este protocolo define a estrutura da mensagem que um controlador pode reconhecer e usar, independentemente do tipo de rede pela qual se comunicam. Ele descreve o processo de um controlador solicitar acesso a outros dispositivos, como responder a solicitações de outros dispositivos e como detectar e registrar erros. Desenvolveu um formato comum para a estrutura e o conteúdo do domínio da mensagem.

O Modbus possui as seguintes características:

(1) Padrão e aberto, os usuários podem usar o protocolo Modbus gratuitamente e com confiança, sem pagar taxas de licença e não infringirão os direitos de propriedade intelectual.

(2) O Modbus pode suportar uma variedade de interfaces elétricas, como RS-232, RS-485, etc., e também pode ser transmitido em vários meios, como par trançado, fibra óptica, sem fio, etc.

(3) O formato de quadro Modbus é simples, compacto e fácil de entender. É fácil de usar para os usuários e fácil de desenvolver para os fabricantes.

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