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Modbus RTU Curso Básico

Este curso te permite conocer el funcionamiento del protocolo Modbus RTU, analizar la estructura de la Trama involucrada en una comunicación de un maestro y un esclavo. También se abordan temas como el formato y tipo de variables.

Temas 

  1. Presentación del Curso
  2. Descarga e instalación del programa (Emuladores maestro y esclavo Modbus RTU)
  3. Principios del Protocolo Modbus (Funciones, Estructura de la trama)
  4. Funciones del Protocolo Modbus RTU disponibles en la aplicación
  5. Descripción de interfaz de usuario y funcionalidad del maestro Modbus RTU
  6. Descripción de interfaz de usuario y funcionalidad del esclavo Modbus RTU
  7. Creación de puertos virtuales seriales cruzados y verificación de la comunicación
  8. Análisis de la Trama de comunicación del maestro Modbus RTU
  9. Análisis de la Trama de comunicación del esclavo Modbus RTU
  10. Selección de formato y tipo de variables en las aplicaciones
  11. Análisis de la trama en operaciones con Registros

1. Presentación del Curso

En este curso podrás desarrollar habilidades profesionales que te permiten entender e implementar el Protocolo Modbus RTU en distintas tecnologías de industria como son:

  • Módulo Brainchild de 8 canales de 4ma a 20ma
  • PLC Zelio de Schneider Electric
  • PLC Unitronics Vision 130
  • PLC Unitronics M91
  • Fieldlogger de Novus
  • PLC S7-1200 de Siemens
  • PLC S7-200 de Siemens
  • PLC Click de Koyo
  • Variador Danfoss VLT Micro
  • HMI Magelis de Schneider Electric 
  • Arduino

2. Descarga e instalación del programa

Este tutorial te muestra la forma de acceder a la descarga de los programas y la forma adecuada de instalarlas. Algunas recomendaciones relacionadas con la máquina virtual y como compartir la carpeta de instalación de los programas Modbus.

Para este curso vamos a tener dos posibilidades para el manejo de las herramientas, uno es tener directamente los programas y usarlos en el sistema operativo de Windows que tenga tu computador, se ha probado en las versiones: Windows XP, Windows 7 32 bits, Windows 7 64 bits y Windows 10. Si cuentas con otro sistema operativo realizas las pruebas y verificas que el programa abra sin ningún mensaje de error. La segunda opción es tener la máquina virtual, me gusta mucho esta opción pues te preparas a emplear archivos tipo ¨OVA¨ que van a ser usados de manera recurrente en los cursos de la plataforma. Por este último método no te debes preocupar por compatibilidades con los programas y los sistemas operativos, simplemente cargas un archivo en VirtualBox y todo funciona correctamente. A continuación puedes encontrar los respectivos archivos y el tutorial te guía en el proceso.

Zona de Descarga

 

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3-Principios del Protocolo Modbus (Funciones, Estructura de la trama)

Un acrónimo para Modicon Bus, es decir el protocolo para comunicar los equipos Modicon recién creados en ese momento…y en la actualidad uno de los más populares, se encuentran en todos los equipos de industria ya sea de fábrica o adicionando el respectivo módulo de comunicación.

Los equipos pueden tomar dos perfiles: maestros o esclavos y corre sobre diferentes estándares en la parte serial y sobre Ethernet. Las variaciones de Modbus son:
  • Modbus RTU
  • Modbus ASCII
  • Modbus (+) Plus
  • Modbus TCP
 
Para contar un poco de historia te recomiendo que escuches este podcast que he desarrollado.
 

Este curso te permite conocer de cerca como funciona el Protocolo Modbus RTU, su trama y emplear herramientas que permiten emular tanto un maestro como un esclavo Modbus. Modbus RTU corre sobre las recomendaciones seriales RS 232, RS 422 y RS 485.

En el siguiente podcast explico de forma ampliada las características más importantes.

Una trama genérica del protocolo se compone de los siguientes elementos:

Trama Protocolo Modbus
La identificación de los equipos se realiza en el campo de dirección que dispone 8 bits, lo que nos da un conjunto de 256 valores distintos para identificar el hardware involucrado en la comunicación. Importante es tener direcciones unívocas entre los equipos, es decir, no puede existir dos direcciones iguales entre equipos. En Modbus RTU el campo dirección hace alusión al esclavo a su ID, que puede ser por ejemplo 4, es decir, el maestro va a realizar una solicitud al esclavo #4.
 
En el campo de función se indica lo que le solicitamos al esclavo, las solicitudes están codificadas como lo muestra la siguiente figura.
Funciones del Protocolo Modbus
Por ahora nos podemos concentrar en las primeras 4. Si en el campo función tenemos el número 01 significa que al esclavo se le pide el estado de sus bobinas (Tiene mucho sentido para equipos como PLC’s pues una salida típica es la salida relé). Si se tiene en el campo función el número 02 significa que al esclavo se le solicita el estado de sus entradas. Si se tiene  el código 03 la solicitud es pedirle al esclavo el estado de sus registros de retención (son memorias de lectura y escritura) y finalmente el código 04 tiene que ver con la solicitud de los valores de los registros de entrada (Son memorias de sólo lectura).
 
Como nota importante es necesario decir que todos los equipos que tienen implementado el protocolo Modbus RTU no están sujetos a implementar todas las funciones del protocolo, sólo las que de acuerdo a la funcionalidad del hardware sea coherente tener. A continuación les comparto las funciones que tiene soportadas un equipo de industria que he seleccionado.
 
Funciones Protocolo Modbus

4-Funciones del Protocolo Modbus RTU disponibles en la aplicación

Este tutorial muestra las funciones disponibles de Modbus RTU en la herramienta Modscan32 con respecto  a las funciones de Modbus. Las cuales son:

Este tutorial muestra las funciones disponibles de Modbus RTU en la herramienta Modscan32 con respecto  a las funciones de Modbus. Las cuales son:

01 Coil Status

02 Input Status

03 Holding Register

04 Input Register

05 Write Single Coil

06 Write Single Register

15 Write Multiple Coils

16 Write Multiple Registers

 

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5-Descripción de interfaz de usuario y funcionalidad del maestro Modbus RTU

En este video se realiza un recorrido por la interfaz gráfica del programa Modscan32, se tiene opciones agrupadas por:

  • File
  • Connection
  • Setup
  • View
  • Window
  • Help
Se dispone de un grupo de opciones dedicadas a la construcción de la trama como son: Device ID,
Interfaz Maestro Protocolo Modbus RTU

 

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6-Descripción de interfaz de usuario y funcionalidad del esclavo Modbus RTU

En este tutorial vamos a conocer la interfaz de usuario de la aplicación Modsim32 empleada para simular un esclavo del protocolo Modbus RTU. Es muy parecida a la del maestro, pues se debe construir de igual forma la trama pero esta vez de respuesta.

 

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7-Creación de puertos virtuales seriales cruzados y verificación de la comunicación

Comenzamos el tutorial creando dos puertos seriales virtuales cruzados empleando la aplicación Virtual Serial Port Driver, luego de crear los puertos COM tomamos para cada aplicación uno, entonces el Modscan32 emplea el COM1 y el Modsim32 usa el COM2. Se configuran los parámetros propios de una comunicación serial como:
  • Tasa de bits
  • Tamaño de los datos
  • Paridad
  • Bit de parada

 

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8-Análisis de la Trama de comunicación del maestro Modbus RTU

En este tutorial vamos a conocer como se estructura la trama que envía el maestro mediante la herramienta de tráfico, se van a implementar diferentes funciones al esclavo especialmente, el estado de las salidas y de las entradas.

 

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9-Análisis de la Trama de comunicación del esclavo Modbus RTU

Esta vez vamos a estudiar la estructura de la trama del esclavo, entre el maestro y el esclavo hay un pequeño cambio en el campo de datos de la estructura del protocolo.

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10-Selección de formato y tipo de variables en las aplicaciones

En los programas para emular los perfiles de maestro y esclavo Modbus hay distintos formatos de visualización del valor de las memorias entre los que se tienen: binario, decimal entero y hexadecimal. En este tutorial vamos a revisarlos todos y a aprender a interpretar los valores involucrados en una comunicación.

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11-Análisis de la trama en operaciones con Registros

Esta vez realizamos una comunicación para intercambiar sólo Holding Register entre maestro y esclavo. En el tutorial se analizan las tramas de respuesta y el formato de los datos.

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