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16/11/2016

Introducción al protocolo MODBUS

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Escrito por: Jorge Miranda Lueje

modbus-logo

INTRODUCCIÓN

Desde que el hombre aparece en la tierra, los humanos hemos tenido la necesidad de comunicarnos entre nosotros  y con el medio que nos rodea; a veces incluso, la necesidad de registrarlo, escribirlo, (el lenguaje y la escritura) para muchos el gran invento del ser humano.

En la actualidad esa necesidad de información no ha cesado; al contrario, las personas necesitamos saber cada vez más y en menos tiempo posible lo que sucede a nuestro alrededor, para así poder ser más eficientes en la toma de nuestras decisiones.

 

PARA QUÉ SIRVE Y QUÉ ES  MODBUS.

Dicho de forma escueta y sencilla: Modbus es un sistema de comunicación , muy utilizado en a la industria, sistemas de control, domótica, inmótica  etc… porque permite establecer una comunicación maestro – esclavo, en la que se envían y se reciben datos (información) que permite gracias a esa información, saber que es lo que está sucediendo.

En procesos en los que la demanda de información y respuesta tiene que ser de forma continuada y no siempre maestro – esclavo  geográficamente están cerca; parece necesario crear algo que permita que esto sea posible, y establecer un sistema de comunicaciones o protocolo MODBUS.

 

* Aplicación domótica con posibilidad de protocolo MODBUS:

 

e-Room Controller 3E/5S   

 foto-1

Controlador de habitaciones diseñado para realizar una gestión integral de la climatización y la iluminación de una habitación de hotel o zona de trabajo en una oficina, con comunicación remota Modbus .comercializado por la firma E-CONTROLS.

CARACTERÍSTICAS DEL PROTOCOLO MODBUS.

El protocolo MODBUS utiliza el formato de capas formato OSI  donde se define como se establece un protocolo MODBUS y así hablamos de CAPA FÍSICA, CAPA DE RED o DE ENLACE  y CAPA DE APLICACIÓN.

 

 CAPA FÍSICA

1) La capa física se encarga de la transmisión de bits al canal de comunicación.

2) Define los niveles de la señal eléctrica con la que se trabajará.

3) Controla la velocidad de transmisión(duración de un bit).

Al igual que hay una red telefónica unida por cables de unas características y se envían unas señales eléctricas de una forma determinada que permite que hablemos entre nosotros, el protocolo MODBUS en su capa física establece tres subniveles:

MEDIO como es el canal de transmisión (cable, F.O. , radio,..)

MAU (Media attachment Unit).Contiene la electrónica (donde se generan o donde se reciben los niveles eléctricos).

PLS (Physical Logical Signal ).Codificación en la emisión de la información binaria a señales eléctricas y decodificación en la recepción.

 

CAPA DE RED O ENLACE

1) Se encarga de establecer una comunicación libre de errores entre dos equipos.

2) Forma la trama organizándola información binaria y la pasa a la capa física.

Esta capa tiene dos subniveles:

MAC (Media Acces Control).Controla cuando el canal de transmisión está libre para poder enviar la información.

LLC (Logical Link Control). Controla y recupera los errores, también codifica y decodifica la información a HEXADECIMAL o ASCII.

 

 CAPA DE APLICACIÓN.

Es la capa más próxima al usuario y puede ofrecer servicios tales como: acceso a base de datos, videoconferencia, correo electrónico etc…

 

CUANDO, CÓMO Y DE QUE FORMA SE INSTALA UNA RED MODBUS.

El Control Lógico Programable apareció con el propósito de eliminar el enorme costo que significaba el reemplazo de un sistema de control basado en relés (relays) a finales de los años 60. La empresa Bedford Associates (Bedford, MA) propuso un sistema al que llamó Modular Digital Controller o MODICON a una empresa fabricante de autos en los Estados Unidos.

El MODICON 084 fue el primer PLC producido comercialmente. Con este Sistema cuando la producción necesitaba variarse, entonces se variaba el sistema y este estaba listo para seguir trabajando.

El posterior desarrollo industrial y el avance en las tecnologías ha permitido el desarrollo de microprocesadores  y posteriormente La habilidad de comunicación entre ellos aproximadamente en el año 1973. El primer sistema  sería el Modbus de Modicon. Posteriormente se establecieron una serie de protocolos que son los adoptados hoy en día.

El Modbus permite conectar dispositivos formando una red en la que en todo momento un maestro puede conocer el estado del resto de dispositivos (esclavos) que pueden estar separados geográficamente.

 

Actualmente  se utilizan dos sistemas MODBUS principales:

MODBUS RS485 o RTU. EIA-485, estándar de comunicación multipunto, que lleva el nombre del comité que lo convirtió en estándar en 1983.

El estándar RS-485 define un bus para la transmisión serie multipunto, donde, en un instante,

puede haber un equipo transmitiendo y varios recibiendo. La comunicación es semiduplex, de forma un equipo puede enviar y recibir, pero no a la vez. El cableado básico consiste en un par de hilos de cobre trenzados sobre el que se transmite una señal diferencial para enviar los bits de datos, que es bastante inmune a las interferencias y admite largas distancias. Además del par trenzado para datos, pueden usarse líneas de 0V y 5V para alimentar dispositivos del bus. Los bits se transmiten mediante una trama asíncrona.

 

MODBUS TCP/IP. Desarrollado por Vinton Cerf y Robert E. Kahn, en la década de 1970.

Es la evolución más utilizada/conocida,del protocolo Modbus que permite la implementación de este protocolo sobre redes Ethernet i, en consecuencia, aumenta el grado de conectividad.

Es muy semejante al formato RTU, pero estableciendo la transmisión mediante paquetes TCP/IP.

 

*Control industrial de motores con protocolo MODBUS.

 

foto-2

 

*Control domótico de la firma WINKHEL con posibilidad de protocolo  MODBUS.

 

foto-3

En la actualidad hay cientos de dispositivos MODBUS® TCP/IP disponibles en el mercado. Se emplea para intercambiar información entre dispositivos, así como monitorizarlos y gestionarlos. También se emplea para la gestión de entradas/salidas distribuidas, siendo el protocolo más popular entre los fabricantes de este tipo de componentes.

 

VENTAJAS  DEL MODBUS.

Desde que el MODBUS apareciera en el año 1979 por la empresa MODICON , ha sido utilizado en multitud de sectores principalmente por:

1) Bajo Coste de implementación y estandarización utilizada por muchos fabricantes.

2)La ampliación de nodos (esclavos) es sencillo (BUS).

3)El fallo de un nodo no afecta al funcionamiento del resto.

4)Trabaja con gran variedad de formatos de datos (entero,decimal,Word,8bits,16bits..).

 

foto-4A través de este sistema la información fluye partiendo de la premisa:

“El maestro pregunta y el esclavo responde”.

 



Sobre el autor

Jorge Miranda Lueje





 
 

 

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