CAPACITACIÓN EN EL PROTOCOLO

MODBUS


La capacitación en el protocolo Modbus permite conocer a fondo la estructura del protocolo, los métodos de comunicación y los tipos de datos disponibles, lo cual es de gran ayuda para identificar problemas.

El personal que realice la capacitación en Modbus podrá analizar y entender una trama de comunicación.

 

PRACTICAS PARA EL CURSO DE CAPACITACIÓN EN PROTOCOLO MODBUS.

Se realizan prácticas enfocadas a la configuración del protocolo en los equipos de la plataforma de pruebas y en el análisis de tramas.

En las prácticas de configuración, se explican cada uno de los parámetros del protocolo Modbus en base a la teoría enseñada y en las prácticas de análisis se tramas, se observan los datos enviados y recibidos entre los relés de protección, el Gateway, el SCADA y los simuladores de protocolos.

La plataforma de pruebas usado para el curso de capacitación en Modbus se observa en la siguiente imagen:

plataforma de pruebas

Se instalan simuladores de pruebas en los portátiles de los participantes, estos paquetes software son sistemas Maestros/Clientes de los relés de protección, es decir se conectan a los relés para enviar y recibir información.

Los simuladores también cuentan con protocolos Esclavo/Servidor, para enviar y recibir información con el SCADA y el Gateway de subestación.

Se dispone de un Switch para conectar los relés de protección, Gateway, SCADA y los portátiles de los participantes.

El Gateway usado para el curso es Axon Exchange y el SCADA es Axon Builder , los cuales son Maestros/Clientes de los relés de protección y de los simuladores, de esa forma el curso cuenta con varios sistemas, que permiten lograr el objetivo deseado.

1. INTRODUCCIÓN.

1.1. MODELO OSI.

1.2. CONCEPTOS BÁSICOS DE UN PROTOCOLO.

2. MODBUS.

2.1. ESTRUCTURA DEL PROTOCOLO.

2.2. TIPOS DE DATOS.

2.2.1. COIL STATUS.

2.2.2. INPUT STATUS.

2.2.3. HOLDING REGISTER.

2.2.4. INPUT REGISTER.

2.3. MODOS DE TRASMISIÓN.

1. INTRODUCCIÓN.

1.1. MODELO OSI.

1.2. CONCEPTOS BÁSICOS DE UN PROTOCOLO.

2. MODBUS.

2.1. ESTRUCTURA DEL PROTOCOLO.

2.2. TIPOS DE DATOS.

2.2.1. COIL STATUS.

2.2.2. INPUT STATUS.

2.2.3. HOLDING REGISTER.

2.2.4. INPUT REGISTER.

2.3. MODOS DE TRASMISIÓN

RESUMEN DEL PROTOCOLO MODBUS


ESPECIFICACIONES DEL PROTOCOLO INDUSTRIAL MODBUS.

El protocolo MODBUS define una estructura de mensajes que puede ser reconocida por diferentes dispositivos independientemente del tipo de red de comunicaciones utilizada. El protocolo describe el proceso para acceder a información de un dispositivo, cómo debe responder éste, como se notifican las situaciones de error. el protocolo MODBUS define una red digital de comunicaciones con un solo master y uno o más dispositivos slave.

 

Modo de transmisión

El modo de transmisión es la estructura de las unidades de información contenidas en un mensaje. El protocolo MODBUS define dos modos de transmisión: ASCII (American Satandard Code for Information Interchange) y RTU (Remote Terminal Unit). En una red de dispositivos conectados mediante el protocolo MODBUS NO se pueden compartir dispositivos utilizando diferentes modos de transmisión.

 

Formato general de las tramas

Un mensaje consiste en una secuencia de caracteres que puedan ser interpretados por el receptor, como se muestra en la figura 18. Esta secuencia de caracteres define la trama, tal como se ilustran en las tablas 1 y 2. Para sincronizar la trama, los dispositivos receptores monitorizan el intervalo de tiempo transcurrido entre caracteres recibidos. Si se detecta un intervalo mayor que tres veces y media el tiempo necesario para transmitir un carácter, el dispositivo receptor ignora la trama y asume que el siguiente carácter que recibirá será una dirección.

Comunicación MODBUS

Figura 18. Comunicación MODBUS

Modo ASCII

Tabla 1. Modo ASCII

Modo RTU

Tabla 2. Modo RTU

Dirección.

El campo dirección es el primero de la trama después del tiempo de sincronización. Indica el dispositivo al que va dirigido el mensaje. Cada dispositivo de la red debe tener asignada una dirección única, diferente de cero.

Igualmente, cuando un dispositivo responde a un mensaje, debe enviar en primer lugar su dirección para que el master reconozca la procedencia del mensaje.
MODBUS permite enviar mensajes a todos los dispositivos a la vez (broadcast) utilizando para ello la dirección cero.

Dirección.

El campo función indica al dispositivo direccionado qué tipo de función ha de Realizar. Estas funciones están definidas en la tabla 3.

Funciones MODBUS

Tabla 3. Funciones MODBUS

Datos

El campo datos contiene la información necesaria para que los dispositivos puedan ejecutar las funciones solicitadas, o la información enviada por los dispositivos al master como respuesta a una función.

Control de Errores

El campo de control de errores es el último de la trama y permite al master y a los dispositivos detectar errores de transmisión. Ocasionalmente, debido a ruido eléctrico o a interferencias de otra naturaleza, se puede producir alguna modificación en el mensaje mientras se está transmitiendo. El control de errores asegura que los dispositivos receptores o el master no efectuarán acciones incorrectas debido a una modificación accidental del mensaje. El formato RTU utiliza el control de redundancia cíclica (CRC), mientras que el ASCII utiliza el control de redundancia longitudinal (CRL) para finalizar la trama de comunicación.

Funciones MODBUS
Leer N bits (Código de función 01 o 02)

Esta función permite al usuario obtener los valores lógicos (ON/OFF) de los bits del dispositivo direccionado. Los datos de respuesta van empaquetados en bytes de manera que el primer bit solicitado ocupa el bit de menos peso del primer byte de datos. Los siguientes van a continuación de manera que si no son un número múltiplo de 8, el último byte se completa con ceros. Esta comunicación se ilustra en las tablas 4 y 5.

Interrogación de lectura binaria

Tabla 4. Interrogación de lectura binaria

Respuesta a lectura binaria

Tabla 5. Respuesta a lectura binaria

Leer N Registros (Código de función 03 o 04)

Esta función permite al usuario obtener los valores de los registros del dispositivo direccionado. Estos registros almacenan los valores numéricos de los parámetros y variables del controlador. El rango de los datos varía de 0 a 65536. Los datos correspondientes a direcciones de registros que pasan de la última dirección válida de parámetros se asignan a cero (00 00). Las tramas de comunicación para esta función está definido en las tablas 6 y 7.

Interrogación para la lectura de registros

Tabla 6. Interrogación para la lectura de registros

 Respuesta a lectura de registros

Tabla 7. Respuesta a lectura de registros

Función para escribir 1 bit (Código de función 05)

Esta función permite al usuario escribir los valores lógicos (ON/OFF) de los bits del dispositivo direccionado. Para desactivar el bit se debe enviar 00h, y para activarlo se debe enviar 01h o FFh. Éste valor se debe escribir en el byte más significativo. Como se muestra en las tablas 8 y 9.

Comando para escritura de bit

Tabla 8. Comando para escritura de bit

Reporte de escritura de bit

Tabla 9. Reporte de escritura de bit

Función para escribir un registro (Código de función 06)

Esta función permite al usuario modificar el contenido de los parámetros del dispositivo direccionado. Los valores se envían escalados según el factor de escala correspondiente a cada parámetro, en un rango entre 0000h y FFFFh. Las tramas de comunicación para esta función están ilustradas en las tablas 10 y 11.

Comando para escritura de registro.

Tabla 10. Comando para escritura de registro.

Reporte de escritura de registro.

Tabla 11. Reporte de escritura de registro.

Códigos de error

Comúnmente, los errores que aparecen durante las operaciones de acceso y programación de dispositivos tienen relación con datos no válidos en la trama, tal como se ve en la tabla 12. Cuando un dispositivo detecta un error de esta naturaleza, la respuesta al master consiste en la dirección del dispositivo, el código de la función, el código de error y el CRC. Para indicar que la respuesta es una notificación de error, el bit de más peso del código de la función está activado a 1.

Códigos de error.

Tabla 12. Códigos de error.