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UNA INTRODUCCIÓN A RTU MODBUS

Suiler Altamirano

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Modbus RTU es un protocolo serie abierto derivado de la arquitectura maestro/esclavo (ahora cliente/servidor) desarrollada originalmente por Modicon (ahora Schneider Electric). Es un protocolo de nivel serial ampliamente aceptado debido a su facilidad de uso y confiabilidad. Modbus RTU se usa ampliamente en los sistemas de gestión de edificios (BMS) y los sistemas de automatización industrial (IAS).

Los mensajes Modbus RTU son una estructura simple de 16 bits con una suma de verificación redundante cíclica. La sencillez de estos mensajes garantiza la fiabilidad. Debido a esta simplicidad, la estructura básica de registro Modbus RTU de 16 bits se puede usar para empaquetar coma flotante, tablas, texto ASCII, colas y otros datos no relacionados.

Este protocolo utiliza principalmente interfaces seriales RS­232 o RS­485 para las comunicaciones y es compatible con todos los programas de software de adquisición de datos, servidores OPC, HMI y SCADA comerciales del mercado. Esto hace que sea muy fácil integrar equipos compatibles con Modbus en aplicaciones de control y monitoreo nuevas o existentes.

Una pequeña historia...

Podría llamar al protocolo Modbus el abuelo de las redes industriales. Realmente es tan viejo como las colinas y tiene los bigotes para probarlo. En la era actual de la conectividad a Internet y los servicios web, el mensaje sin conexión de Modbus y la estructura simple de comunicación de solicitud­respuesta son casi pintorescos. El protocolo original es casi tan antiguo como el primer Controlador Lógico Programable, el Modicon 084, que en aquellos días se llamaba PC, por Controlador Programable (PLC).

La versión RTU es un estándar abierto, lo que significa que los fabricantes pueden integrarlo en sus equipos sin tener que pagar regalías. Es el protocolo de comunicaciones más generalizado en la automatización industrial y ahora es el medio más comúnmente disponible para conectar dispositivos electrónicos industriales.

Modbus es ampliamente utilizado por muchos fabricantes en muchas industrias. Por lo general, se usa para transmitir datos desde la instrumentación de control a un controlador lógico o un sistema para archivar datos. En la automatización de edificios, por ejemplo, la temperatura y la humedad a menudo se comunican a una computadora para su almacenamiento a largo plazo. El protocolo se usa a menudo para conectar una computadora de supervisión con una Unidad Terminal Remota (RTU) en Control de Supervisión y sistemas de Adquisición de Datos (SCADA).

¿Por qué Modbus es tan popular?

La simplicidad es la razón por la que Modbus está tan extendido. Tampoco perjudicó que Modbus fuera creado por uno de los mayores fabricantes de PLC en ese momento y lo hizo un estándar abierto ampliamente disponible. También requiere muy poco espacio de código de procesador o RAM. Si bien esto no es tan importante hoy en día, dados los poderosos procesadores y la tecnología disponible, fue muy importante en los primeros años de la automatización industrial cuando los procesadores usaban tecnología de 8 bits y los recursos como RAM y ROM eran extremadamente caros y escasos.

La verificación de mensajes es otra razón por la cual el protocolo ha sido tan popular. Las sumas de verificación redundantes cíclicas y las verificaciones de redundancia longitudinal significan que los errores de transmisión se verifican con una precisión del 99%.

Comunicación Modbus

La versión RTU utiliza una técnica cliente/servidor para comunicarse entre dispositivos. Es decir, cualquier aplicación que utilice el protocolo RTU tendrá un cliente y al menos un servidor. Un cliente suele ser una

computadora de supervisión host que ejecuta un software que se comunicará con uno o más dispositivos de servidor.

Modbus permite la comunicación cliente/servidor entre dispositivos conectados a través de buses o redes. En el modelo OSI, Modbus se ubica en el nivel 7. Está destinado a ser un protocolo de solicitud/respuesta y brinda servicios especificados por códigos de función. Los códigos de función del protocolo son elementos de su unidad de datos de protocolo de solicitud/respuesta.

Para construir la unidad de datos de la aplicación Modbus, el cliente debe iniciar una transacción Modbus. Es la función que informa al servidor sobre qué tipo de acción realizar.

El protocolo de aplicación establece el formato de una solicitud iniciada por un cliente. A continuación, el campo de código de función se codifica en un byte. Solo los códigos dentro del rango de 1 a 255 se consideran válidos, con 128­255 reservados para respuestas de excepción. cuando el cliente envía un mensaje al servidor, es el campo de código de función que informa al servidor de qué tipo de acción realizar.

Para definir acciones múltiples, algunas funciones tendrán códigos de subfunción agregados. Por ejemplo, el cliente puede leer los estados On/Off de un grupo de salidas o entradas discretas.

También podría leer/escribir el contenido de datos de un grupo de registros. Cuando el cliente recibe la respuesta del servidor, el servidor utiliza el campo de código de función para indicar una respuesta sin errores o una respuesta de excepción. El servidor responde a la solicitud del código de función inicial en el caso de una respuesta normal..

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