Implementacion Protocolo Modbus RTU

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<p>Universidad Distrital "Francisco Jos de Caldas, Facultad Tecnolgica Ingeniera en ControlEstudiantes: Amparo Mateus, Nelson Torres, Jairo Vargas Caleo y Javier Zarate, Redes Industriales, Profesor: Alberto Delgadillo Junio de 2007, Bogot D.C., Colombia1. Implementacin protocolo Modbus RTU En el presente informe se muestran los resultados que se obtuvieron luego de implementar el protocolo Modbus serial RTU utilizando el PLC Cubloc 220, Iconics Modbus OPC Server y Labview 8.2. El trabajo se dividi en cinco partes: 1) Implementacin programa en Cubloc Studio, 2) Implementacin servidor Modbus OPC Iconics, 3) Enlace Labview 8.2 y Modbus OPC Iconics, 4) Implementacin VI en Labview 8.2 utilizando el DSC, y 5) Pruebas de funcionamiento. 2. Generalidades [1] Para satisfacer los requerimientos tcnicos crecientemente complejos y las exigencias econmicas, es cada vez ms necesaria la conexin entre dispositivos y equipos (automatizacin, maniobra, etc.). Este intercambio de informacin convierte a los aparatos individuales en sistemas conjuntos con una mayor calidad en la conduccin del proceso y el diagnstico. La implementacin de los microprocesadores en los equipos de campo ha posibilitado su integracin a redes de comunicacin con importantes ventajas, entre las cuales figuran: Mayor precisin derivada de la integracin digital de las mediciones. Mayor y mejor disponibilidad de informacin de los dispositivos Diagnstico remoto de componentes Los buses de datos que permiten la integracin de equipos digitales de campo, reciben la denominacin genrica de buses de campo. Un bus de campo es un sistema de transmisin de informacin (datos) que simplifica enormemente la instalacin y operacin de mquinas y equipamientos industriales utilizados en procesos de produccin. El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a travs del tradicional lazo de corriente de 4-20mA. Tpicamente son redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de campo como PLCs, transductores, actuadores y sensores. Varios grupos han intentado generar e imponer una norma que permita la integracin de equipos de distintos proveedores. Sin embargo hasta la fecha no existe un bus de campo universal. Modbus es un protocolo de transmisin desarrollado por la Gould Modicon para sistemas de control y supervisin de procesos (SCADA) con control centralizado. Utilizando este protocolo, una Estacin Maestra (MTU) puede comunicarse con una o varias Estaciones Remotas (RTU) con la finalidad de obtener datos de campo para la supervisin y control de un proceso. En Modbus los datos pueden intercambiarse en dos modos de transmisin: Modo RTU Modo ASCII El Modo RTU, algunas veces denominado Modbus-B (por Modbus Binario), es el tipo ms comn. Caractersticas (Modo RTU): Control por Conteo de Caracteres Transmisin asincrnica Carcter Bsico NRZ de ocho dgitos de informacin (transmitidos como dos caracteres hexadecimales de cuatro dgitos), un dgito de arranque, un dgito de paridad y un dgito de parada Un Maestro puede controlar hasta 247 Esclavos Operacin en Modo de Respuesta Normal (NRM) Topologa en EstrellaPg. 1</p> <p>Implementacin protocolo Modbus RTU</p> <p> Interfaces de Capa Fsica: RS-232D, RS-422A, RS-485, o lazo de 4-20 mA Velocidades de Transmisin: 1.2 a 19.2 Kbps Medios de Transmisin: par trenzado, cable coaxial, radio. 3. Implementacin La implementacin del protocolo se realizo utilizando el software para servidores Modbus OPC de Iconics, el cual permite enlazar el PLC Cubloc 220 con el programa Labview 8.2. Este servidor OPC permite configurar una gran variedad de dispositivos genricos y de bajo costo. El proceso se puede sintetizar como sigue: programacin del PLC Cubloc 220 [2], configuracin del puerto serial, dispositivo y puertos de entrada y salida [3], configuracin de direcciones de trabajo en el servidor OPC Modbus de Iconics y Labview 8.2 [4], y creacin del VI. A continuacin se muestra todo el proceso de configuracin realizado.</p> <p>Figura No. 2. Configuracin puertos del PLC Cubloc 220</p> <p>Figura No. 3. Configuracin entradas y direcciones binarias</p> <p>Figura No. 1. Configuracin puerto serial</p> <p>Figura No. 4. Configuracin entradas y direcciones enteras Pg. 2</p> <p>Figura No. 5. Visualizacin en tiempo real variables binarias</p> <p>Figura No. 7. Visualizacin en tiempo real variables enteras</p> <p>Figura No. 6. Visualizacin en tiempo real variables binarias</p> <p>Figura No. 8. Visualizacin en tiempo real variables enteras</p> <p>Pg. 3</p> <p>Figura No. 9. Configuracin servidor OPC y variables de trabajo en Labview 8.2</p> <p>Figura No. 12. Configuracin variables de trabajo</p> <p>Figura No. 10. Configuracin servidor OPC y variables de trabajo en Labview 8.2</p> <p>Figura No. 12. VI implementado en Labview 8.2</p> <p>El VI se implementa arrastrando las variables de trabajo del explorador de proyectos al VI vaci directamente. Utilizando las libreras del DSC se pueden utilizar varios elementos como los mostrados en la figura.</p> <p>Figura No. 11. Configuracin variables de trabajo</p> <p>Pg. 4</p> <p>Do data1=Tadin(0) _D(0)=data1 data2=_D(1) Pwm 2, data2, 1024</p> <p>' Salida para PWM0</p> <p>If _P(4) = 1 Then a = 1 Else a = 0 If _P(5) = 1 Then b = 1 Else b = 0 If _P(6) = 1 Then c = 1 Else c = 0 Out 4,a Out 5,b Out 6,c If In(1) = 1 Then d = 1 Else d = 0 If In(2) = 1 Then e = 1 Else e = 0 If In(3) = 1 Then f = 1 Else f = 0 _P(1)=d _P(2)=e _P(3)=f Loop 4. Conclusiones En general la implementacin del protocolo fue exitosa ya que se logro enlazar los tres bloques utilizados: PLC Cubloc 220, Servidor OPC Modbus de Iconics y Labview 8.2, con lo cual se evidencia un mejor control en tiempo real de las variables de proceso, aunque la tasa la velocidad no permite trabajar a menos de 100 ms en el proceso de toma de muestras de las variables de proceso, esto debido a las caractersticas del servidor OPC utilizado. Adems, se pudo observar las siguientes ventajas: Protocolo de comunicacin altamente estandarizado. Conexin en serie de todos los equipos (+ / - / GND). Vlido para conexiones fsicas RS232 / RS485. Equipos altamente econmicos.</p> <p>Figura No. 13. VI implementado en Labview 8.2</p> <p>Se utilizaron tres entradas digitales P-2, P-3 y P-4 representadas por las vlvulas, tres salidas digitales P-5, P-6 y P-7 representadas por las bombas, una seal de anloga proveniente del ADC del Cubloc y representa el nivel del tanque D-1. El instrumento D-2 es la seal de control que se enva al Cubloc y que controla la salida PWM del PLC. A continuacin se muestra el programa implementado para le PLC. 'Comunicacion Modbus RTU con opc iconics y la labview 8.2 Const Device = CB220 Dim data1 As Integer, data2 As Integer, data3 As Integer Dim a As Byte, b As Byte, c As Byte, d As Byte, e As Byte, f As Byte data2=0 #define channel 1 Opencom channel, 9600, 3, 50, 50 Set Modbus 1,1 Usepin 0,In 'Entrada ADC Usepin 1,In Usepin 2,In Usepin 3,In Usepin 4,Out Usepin 5,Out Usepin 6,Out Usepin 7,Out ' Salida PWM Low 7 ' PWM0 salida pwm</p> <p>5. Bibliografa [1] http://www.electromatica.cl/36_14a_protocolos.htm [2] http://www.lextronic.fr/Comfile/cubloc/cubloc.pdf [3] Ayuda Servidor OPC Iconics [4] Ayuda Labview y DSC Versin 8.2Pg. 5</p>