1-Introducción

- El protocolo de comunicaciones industriales MODBUS debido a que es público,

relativamente sencillo de implementar y flexible se ha convertido en uno de los

protocolos de comunicaciones más populares en sistemas de automatización y

control. A parte de que muchos fabricantes utilizan este protocolo en sus

dispositivos, existen también versiones con pequeñas modificaciones o

adaptadas para otros entornos (como por eje. JBUS o MODBUS II )

- MODBUS especifica el procedimiento que el controlador y el esclavo utilizan

para intercambiar datos, el formato de estos datos, y como se tratan los

errores. No especifica estrictamente el tipo de red de comunicaciones a utilizar,

por lo que se puede implementar sobre redes basadas en Ethernet , RS-485,

RS-232 etc.

Las normas que especifican los padrones RS232 y RS485, sin

embargo, no especifican la secuencia de caracteres para la

transmisión y recepción de datos. En este sentido, además de

la interface, es necesario identificar también el protocolo

utilizado para la comunicación. Entre los diversos protocolos

existentes, un protocolo muy utilizado en la industria es el

protocolo Modbus.

Comunicación Maestro-Esclavo en MODBUS

-El MODBUS siempre funciona con un maestro y uno o más esclavos, siendo

el maestro quién controla en todo momento el inicio de la comunicación con

los esclavos, que según la especificación pueden ser hasta 247 en una misma

red. El esclavo por otro lado se limita a retornar los datos solicitados por el

maestro, así de simple es la comunicación usando el MODBUS, el maestro

envía los mensajes y el respectivo esclavo los responde.

- Cada esclavo debe tener una única dirección, así el maestro sabe con

quién se debe comunicar. Vea la animación siguiente, observe cómo

funciona el envió de mensajes entre el maestro y el esclavo tome en

cuenta lo siguiente:

1.- Cada esclavo tiene su propia dirección, que puede ir desde 1

hasta 247.

2.-El maestro siempre inicia la comunicación enviando un paquete de

información bien estructurado a todos los esclavos, entre otras

muchas cosas en la información se incluye el número del esclavo.

3.-El esclavo elegido responde, enviando lo que se le pide por medio

también de un paquete de información bien estructurado.

MODbus usa una representacion «big-ending» para direcciones o datos,

formato en el cual el byte mas significativo se encuentra primero

VENTAJAS

Modos de Transmisión del MODBUS

Los modos de transmisión definen como se envían los paquetes de

datos entre maestros y esclavos, el protocolo MODBUS define dos

principales modos de transmisión:

MODBUS RTU(Remote Terminl Unit). La comunicación entre

dispositivos se realiza por medio de datos binarios. Esta es la opción

más usada del protocolo y es la que se implemento en nuestras tarjetas.

MODBUS ASCII (American Standard Code for Information Interchange).

La comunicación entre dispositivos se hace por medio de caracteres

ASCII.

MODOS DE TRANSMISIÓN

Campos de las tramas MODBUS

El número de campos de las tramas MODBUS varía ligeramente

dependiendo de si utilizamos la codificación ASCII o RTU:

Codificación RTU(Terminal de Unidad Remota) (en el formato

binario, el inicio de trama debería ser tras 3.5 tiempo de carácter):

-Nº Esclavo: 1 byte con la dirección del esclavo destino ( o origen ) de la

trama

-Código Operación: 1 byte con el código de operación

-Sub funciones Datos: con los parámetros necesarios para realizar la

operación.

-CRC(16): H L (representan 2 bytes )

ESTRUCTURA DE LOS MENSAJES EN EL

MODO RTULa red Modbus-RTU utiliza el sistema maestro-esclavo para el

intercambio de mensajes. Permite hasta 247esclavos, más

solamente un maestro. Toda comunicación inicia con el maestro

haciendo una solicitación a un esclavo, y este contesta al

maestro el que fue solicitado. En ambos los telegramas

(pregunta y respuesta), la

estructura utilizada es la misma: Dirección, Código de la

Función, Datos y Checksum. Solo el contenido de los datos

posee tamaño variable

ESTRUCTURA MODBUS RTUCuando se realiza la configuración de los controladores en modo RTU. La

mayor ventaja de este modo es que mayor sea la densidad de caracteres

permite un mejor rendimiento que con los datos ASCII, para la misma

velocidad de transmisión.

Cada mensaje debe ser transmitido en tramas continuas. El formato para

cada byte en modo RTU es:

8 bits binarios, hexadecimal 0-9, A-F.

Dos caracteres hexadecimales contenidos en 8 bits del campo del

mensaje.

Bits por Byte:

• 1 bit de inicio

• 8 bits de datos, los bits menos significativos se envían primero.

• 1 bit paridad par/impar, ningún bit para no paridad.

• 1 bit stop si la paridad es usada, 2 bits si no hay paridad

• Detección de errores:

Utiliza datos binarios.

ESTRUCTURA MODBUS RTU

Silencio

Dirección

Función

Datos

Detección de errores (CRC)

DirecciónEl maestro inicia la comunicación enviando un byte con la dirección del esclavo

para el cual se destina el mensaje.

Al enviar la respuesta, el esclavo también inicia el telegrama con el su propia

dirección, posibilitando que el maestro conozca cual esclavo está enviándole la

respuesta.

Representación de datos en MODBUS

El protocolo MODBUS usa el concepto de tablas de datos para

almacenar la información en un esclavo, una tabla de datos no es más

que un bloque de memoria usado para almacenar datos en el esclavo,

las tablas de datos que usa en MODUS son cuatro y se muestran en la

siguiente tabla:

Observe que hay dos direcciones, una es usada para diferenciar entre

las tablas de datos, la llamamos dirección MODBUS y la otra es la

dirección usada en la comunicación entre el maestro y el esclavo, está

es la dirección usada en la trama o paquetes de datos enviados entre

maestros y esclavos,

Output Coils

En MODBUS un coil representa un valor booleano típicamente usado

para representar una salida, solo hay dos estados para el coil el ON y el

OFF. Por ejemplo la tarjeta de relevadores usa dos coils, para activar o

desactivar precisamente dos relevadores.

El coil entonces, puede verse como una celda o un bloquecito de

memoria que me permite almacenar el estado de un bit, que puede tener

solo dos valores como se vio arriba, el ON o el OFF, o en lógica binaria,

un 1 o un 0, o más cerca de la realidad física, tierra (0 Volts) y voltaje (5

Volts), como el lector quiera verlo, eso sí debe quedar claro que son solo

dos valores por cada coil.

En las figuras se muestra varias tarjetas de relevadores como esclavos y un

registro electrónico como maestro.

Capa Física RS-485

Medio: Cable de par trenzado apantallado.

Topología: Bus.

Distancia: máx. 1300 m., entre repetidores.

Velocidad: 1200 bps/56Kbps.

Nodos: 32 (1 master y 31 esclavos)

Conectores: RJ-45, SUB-DB9

Capa de Enlace

Método de acceso al medio:

master/eslave.

Método de transmisión: Cliente-Servidor.

Seguridad en la transmisión:

CRC y LCR

Bit de Start y Stop

Bit de paridad

Flujo continuo (control de flujo)