Tipos de comandos Modbus
Los dispositivos que utilizan el **protocolo Modbus** se comunican a través de una línea serie con un dispositivo maestro que solicita información continuamente de los esclavos. En contraste, la versión TCP/IP utiliza la red Ethernet TCP/IP.
Existen diferentes **tipos de comandos Modbus**. Cada comando tiene un código único y se utiliza para realizar funciones distintas:
- Leer bobinas (01): Este comando se utiliza para leer el estado de las salidas discretas en el servidor Modbus.
- Leer entradas discretas (02): Este comando se utiliza para leer el estado de las entradas discretas en el servidor Modbus.
- Leer registros de retención (03): Este comando permite que el dispositivo maestro lea los valores almacenados en el registro de retención del dispositivo esclavo.
- Leer registros de entrada (04): Este comando permite leer los registros de entrada en el servidor Modbus.
- Escribir una sola bobina (05): Este comando permite escribir en una de las bobinas del servidor Modbus.
- Escribir un solo registro (06): Este comando permite escribir en uno de los registros de retención del servidor Modbus.
- Escribir múltiples bobinas (15): Este comando permite escribir en múltiples bobinas del servidor Modbus.
- Escribir múltiples registros (16): Escribir en múltiples registros de retención del servidor Modbus está permitido con este comando.
Algunos comandos se utilizan para diagnosticar problemas con el protocolo Modbus o realizar pruebas de funcionamiento:
- Leer estado de excepción (07): Este comando se puede enviar a un dispositivo esclavo para leer su estado de excepción.
- Diagnóstico (08): Hay varios tipos de comandos de diagnóstico que se pueden enviar a los dispositivos Modbus para realizar pruebas específicas.
- Informar ID de esclavo (17): Este comando devuelve el ID de esclavo, lo que puede ser útil para determinar la información del dispositivo.
El último grupo de comandos proporciona al cliente y al servidor la capacidad de escribir y leer su información específica del proveedor. Esto es importante, ya que muchos proveedores de Modbus tienen sus propias extensiones específicas y deben poder comunicarse a través de Modbus.
Modbus RTU utiliza codificación binaria y Modbus ASCII, que utiliza caracteres ASCII para comunicarse, diferenciándose en la representación de los datos. Sin embargo, los comandos en la capa de aplicación son los mismos para ambos.
Funciones y características del comando Modbus
El protocolo de aplicación Modbus proporciona una facilidad de comunicación de datos entre dispositivos electrónicos industriales y ofrece una forma de supervisión y control. Hay algunos aspectos importantes del estándar del protocolo Modbus que son esenciales para su funcionamiento.
- La estructura del mensaje Modbus es independiente de la interfaz física, lo que significa que el protocolo de mensaje es compatible con los dispositivos que se comunican a través del mismo bus.
- La comunicación Modbus puede ocurrir en ambas direcciones, por lo que los dispositivos pueden enviar y recibir datos.
- El protocolo tiene capacidades excepcionales con respecto a los códigos de datos y funciones. Tiene una amplia gama de códigos de datos y funciones que permiten muchas operaciones y tipos de datos.
- La implementación de Modbus es mucho más simple que la de otros protocolos. Por lo tanto, se puede implementar rápidamente entre los dispositivos que interactúan con él.
- Modbus es un protocolo fácil de usar, y los dispositivos que lo utilizan se pueden capacitar rápidamente para usarlo y familiarizarse con su protocolo.
- Modbus define cómo deben manejarse los datos del dispositivo de campo. Por ejemplo, especifica cómo deben tratarse las bobinas y las entradas discretas y cómo deben manejarse los datos del registro y de entrada. Esto significa que Modbus define el mapeo de cada punto de datos a un registro.
Hay diferentes características del comando Modbus que deben presentarse para comprender completamente sus capacidades:
- Interfaz: Modbus TCP/IP utiliza Ethernet como capa física de comunicación, lo que significa que se puede utilizar en redes de área local. Modbus RTU utiliza la línea serie como su capa física de comunicación. Tanto Modbus TCP/IP como RTU pueden trabajar juntos en un sistema.
- Mensaje: La estructura del mensaje Modbus consta de un encabezado y una parte de datos. El mensaje viene en diferentes formas, como RTU y ASCII.
- Códigos de función: Ejemplos de códigos de función son estado de entrada, estado de bobina, registros de retención y registros de entrada. Los códigos de función le indican al dispositivo qué acción realizar, entre otras cosas.
- Respuestas de excepción: Los dispositivos que responden con códigos de excepción pueden indicar errores en la ejecución del código de función. Las respuestas de excepción permiten que los dispositivos Modbus comuniquen errores y proporcionen un mecanismo para la resolución de problemas.
- Tipos de datos: Modbus tiene diferentes puntos de datos y valores, como INTEGER16, Value, Unsigned INTEGER32, FLOAT32 y otros. Cada tipo de datos tiene su representación en el registro.
Aplicaciones del comando Modbus
La belleza del comando Modbus radica en su simplicidad; como tal, se puede aplicar en numerosas industrias, incluyendo;
- Plantas de fabricación: En instalaciones de fabricación más avanzadas, varias máquinas trabajan simultáneamente para mejorar la eficiencia de la producción. Estas máquinas tienen computadoras (PLC) integradas en ellas, lo que les permite comunicarse utilizando el protocolo Modbus. Esto significa que si una máquina muestra signos de mal funcionamiento, la máquina siguiente puede, mediante un comando, dejar de funcionar para evitar una falla total del sistema.
- Plantas de tratamiento de agua: más que nada, las plantas de tratamiento industriales dependen en gran medida de los sistemas de automatización para realizar tareas rutinarias. Todo el equipo que monitorea la presión y los interruptores de temperatura, el pH, el ORP, el flujo y los sensores de nivel, entre otras cosas, son parte del sistema SCADA. Al usar un convertidor Modbus, se puede conectar a equipos que no son inherentemente comunicables, permitiendo así la comunicación entre dispositivos.
- Automatización de edificios: el protocolo Modbus RTU permite automatizar y controlar equipos y sistemas dentro de un edificio, como sistemas de calefacción y ventilación, sistemas de seguridad, sistemas de detección de inundaciones y incendios, control de iluminación y sistemas de gestión de energía.
- Gestión de la energía: dispositivos como inversores solares y otros dispositivos de medición con capacidades de comunicación integradas se pueden integrar en sistemas de gestión de energía mediante el uso de Modbus TCP/IP para ayudar en la recopilación de datos y la supervisión del consumo de energía.
- Industrias de proceso: las industrias que se ocupan de la producción masiva de productos utilizan el protocolo Modbus para monitorear el rendimiento del dispositivo y mantener el aparato, mejorando así la eficiencia. Además, ayuda con la integración de varios sistemas y dispositivos, mejorando la productividad general.
- Productos farmacéuticos: El protocolo Modbus ayuda a monitorear y controlar los parámetros ambientales, como la temperatura y la humedad en salas limpias, laboratorios y áreas de sustancias controladas, entre otras aplicaciones, de acuerdo con las estrictas regulaciones de la industria. También puede facilitar la comunicación entre los diferentes módulos del sistema del proceso de fabricación, mejorando así la eficiencia y la productividad.
- Minas y metales: las industrias minera y metalúrgica dependen en gran medida de los comandos Modbus para la gestión de equipos, especialmente en áreas remotas donde todo está más o menos automatizado para mejorar la eficiencia operativa.
- Construcción modular: gracias a la integración de dispositivos Modbus, se pueden desarrollar bloques de construcción modulares móviles y conectables. Estos bloques de construcción permiten la instalación simultánea de diferentes servicios de construcción, como electricidad, agua y conexiones a Internet.
Cómo elegir el comando Modbus
Al comprar productos Modbus, los compradores deben considerar primero sus necesidades específicas y luego buscar una implementación de Modbus que satisfaga esas necesidades. Por ejemplo, si uno necesita controlar una máquina utilizando Modbus RTU, uno necesita comprar un controlador Modbus RTU. Si uno quiere monitorear sensores a través de Internet usando Modbus TCP/IP, entonces uno debería buscar un sensor Modbus TCP/IP. El primer paso para seleccionar productos Modbus es determinar qué tipo de Modbus se necesita, RTU, TCP/IP u otra implementación. El siguiente paso es averiguar qué dispositivos se conectarán entre sí a través de Modbus y qué condiciones estarán presentes donde se encuentran esos dispositivos.
Modbus RTU se utiliza normalmente en entornos industriales con ruido, por lo que el cableado debe ser adecuado para esos tipos de aplicaciones. Modbus TCP/IP puede funcionar bien en entornos tipo oficina donde no hay interferencias eléctricas. Los compradores deben saber a qué distancia se encuentran los controladores, nodos y máquinas entre sí para que se puedan cumplir las especificaciones adecuadas de la capa física.
El siguiente paso es aprender sobre las referencias de comandos Modbus, los códigos de función y los diagramas. El documento de especificación Modbus contiene información sobre todo lo relacionado con Modbus, incluidos comandos, temporización, códigos de excepción, marcos y más. Los compradores también deben revisar los ejemplos de respuesta Modbus para poder comprender cómo se ven los diferentes productos cuando ven datos de respuesta.
Proporcionar capacitación al personal antes de que comience la implementación es una excelente manera para que las empresas aseguren el éxito cuando utilizan las comunicaciones Modbus. Los compradores deben comprar productos que admitan Modbus y capacitar a los usuarios sobre cómo operar correctamente esas máquinas utilizando el protocolo Modbus. A continuación, se enumeran algunas cosas más importantes a considerar:
- tipo de Modbus que se necesita (RTU, ASCII, TCP/IP, etc.);
- entorno (industrial, oficina, hogar, etc.);
- distancia entre nodos/dispositivos;
- Referencias de comandos Modbus;
- ejemplos de respuesta Modbus;
- Capacitación sobre el funcionamiento del producto y el protocolo Modbus;
Preguntas y respuestas sobre el comando Modbus
P1: ¿Qué software se necesita para usar Modbus?
A1: No se requiere software específico para usar el comando Modbus. Sin embargo, las herramientas Modbus como Modbus RTU o Modbus TCP pueden ayudar a las personas a comprender y trabajar mejor con Modbus.
P2: ¿Qué cable se utiliza para Modbus?
A2: El estándar RS-485 permite el uso de cable de par trenzado sin blindaje, pero en muchos casos se utiliza un par trenzado blindado para el cableado Modbus.
P3: ¿Cuál es la distancia máxima para Modbus?
A3: La distancia máxima para Modbus depende de la capa física que se esté utilizando. Modbus RTU puede transmitir datos hasta 1200 metros (4000 pies) a 19200 bps en un cable de buena calidad. Modbus TCP puede comunicarse a través de redes Ethernet utilizando cable Ethernet estándar y está limitado a 100 metros (328 pies) en una sola ejecución de cable.
P4: ¿Puede Modbus comunicarse de forma inalámbrica?
A4: La comunicación inalámbrica no forma parte del protocolo Modbus. Sin embargo, las tecnologías inalámbricas como Wi-Fi, Bluetooth y Zigbee se pueden utilizar con Modbus para crear una red a la que los dispositivos Modbus pueden conectarse.