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tecnología mecánica eléctrica

REDES INDUSTRIALES LABORATORIO N°3

“PROTOCOLO MODBUS TCP/IP” ALUMNOS RODRIGUEZ LEON AARON TUME HUAMAN WILINTON

DOCENTE: SILVA VARGAS, BERLY

INSTITUTO SUPERIOR TECNÓLIGO TECSUP - NORTE TECNOLOGÍA MECÁNICA - ELÉTRICA C10 - VI

2019 I – Trujillo, Perú

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tecnología mecánica eléctrica PROTOCOLO MODBUS TCP/IP

1. OBJETIVOS:  Conocer direccionamiento y mapeo de variables en Modbus TCP/IP del módulo de control de caudal.  Estudiar la arquitectura de una red Modbus TCP/IP con ayuda de Modscan y Modsim.  Controlar el sistema de bombeo del laboratorio utilizando modbus-can-32. 2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

A. ¿QUÉ ES MODBUS? Modbus es un protocolo de comunicación industrial, que normalmente podemos encontrar en fábricas y edificios inteligentes. El objetivo del protocolo es la transmisión de información entre distintos equipos electrónicos conectados a un mismo bus. Muchos dispositivos de campo lo usan para poder comunicarse con PLC’s y SCADA’s. Modbus permite el control de una red de dispositivos, por ejemplo un sistema de medida de temperatura y humedad, y comunicar los resultados a un ordenador. Modbus también se usa para la conexión de un ordenador de supervisión con una unidad remota (RTU) en sistemas de supervisión adquisición de datos (SCADA). Existen versiones del protocolo Modbus para puerto serie y Ethernet (Modbus/TCP). B. VERSIONES DEL PROTOCOLO Hay muchas variantes de protocolos Modbus, existen versiones del protocolo Modbus para el puerto serie, para Ethernet, y otros protocolos que soportan el conjunto de protocolos TCP/IP de Internet: 

Modbus RTU :Es la implementación más común disponible para Modbus. Se utiliza en la comunicación serie y hace uso de una representación binaria compacta de los datos para el protocolo de comunicación. El formato RTU sigue a los comandos/datos con una suma de comprobación de redundancia cíclica (CRC) como un mecanismo de comprobación de errores para garantizar la fiabilidad de los datos. Un mensaje Modbus RTU debe transmitirse continuamente sin vacilaciones entre caracteres. Los mensajes Modbus son entramados (separados) por períodos inactivos (silenciosos).



Modbus ASCII : Se utiliza en la comunicación serie y hace uso de caracteres ASCII para el protocolo de comunicación. El formato ASCII utiliza un checksum de control de redundancia longitudinal (LRC). Los mensajes Modbus ASCII están entramados por los dos puntos principales (":") y la nueva línea (CR/LF).

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

Modbus TCP/IP o Modbus TCP : Se trata de una variante Modbus utilizada para comunicaciones a través de redes TCP/IP, conectándose a través del puerto 502. No requiere un cálculo de suma de verificación (checksum), ya que las capas inferiores ya proporcionan protección de checksum.



Modbus sobre TCP/IP o Modbus sobre TCP o Modbus RTU/IP — Esta es una variante de Modbus que difiere del Modbus TCP en que se incluye una suma de comprobación en la carga útil como en Modbus RTU.



Modbus sobre UDP : Algunos han experimentado con el uso de Modbus sobre UDP en redes IP, lo que elimina los gastos generales necesarios para TCP.



Modbus Plus (Modbus+, MB+ o MBP) : Es una versión extendida del protocolo y privativa de Schneider Electric y a diferencia de las otras variantes, soporta comunicaciones peer-to-peer entre múltiples masters. Requiere un co-procesador dedicado para manejar HDLC. Utiliza par trenzado a 1 Mbit/s y sus especificaciones son muy semejantes al estándar EIA/RS-485 aunque no guarda compatibilidad con este, e incluye transformador de aislamiento en cada nodo. Se requiere hardware especial para conectar Modbus Plus a un ordenador, normalmente una tarjeta diseñada para bus ISA, PCI o PCMCIA.



Pemex Modbus : Esta es una extensión de Modbus estándar con soporte para datos históricos y de flujo. Fue diseñado para la compañía petrolera Pemex para su uso en el control de procesos y nunca alcanzó un uso generalizado.



Enron Modbus :Esta es otra extensión del estándar Modbus desarrollada por Enron Corporation con soporte para variables enteras de 32 bits y de punto flotante y datos históricos y de flujo. Los tipos de datos se asignan utilizando direcciones estándar. Los datos históricos cumplen con un estándar de la industria del American Petroleum Institute (API, por sus siglas en inglés) según la forma en que deben almacenarse los datos. C. VENTAJAS DEL PROTOCOLO MODBUS TCP:



Es simple para administrar y expandir. No se requiere usar herramientas de configuración complejas cuando se añade una nueva estación a una red Modbus/TCP. No es necesario equipo o software propietario de algún vendedor. Cualquier sistema de cómputo con una pila de protocolos TCP/IP puede usar Modbus/TCP.



Puede ser usado para comunicación con una gran base instalada de dispositivos MODBUS, usando productos de conversión los cuales no requieren configuración.



Es de muy alto desempeño, limitado típicamente por las capacidades de comunicación del sistema operativo del computador. Se pueden obtener altas ratas de transmisión sobre una estación única y la red puede ser configurada para lograr tiempos de respuesta garantizados en el rango de milisegundos.

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

Realizar reparaciones o mantenimiento remoto desde la oficina utilizando un PC, reduciendo así los costes y mejorando el servicio al cliente.



El ingeniero de mantenimiento puede entrar al sistema de control de la planta desde su casa, evitando desplazamientos.



Permite realizar la gestión de sistemas distribuidos geográficamente mediante el empleo de las tecnologías de Internet/Intranet actualmente disponibles. D. REPRESENTACION DE DATOS: 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 MODBUS son cuatro y se muestran en la siguiente tabla: DIRECCION

DIRECCION USADA EN EL PROTOCOLO

NOMBRE DE LA TABLA DE DATOS

0000 – 9998

OutPut coils (lectura escritura)

10001 – 19999

0000 – 9998

Inputs Contact (lectura)

30000 – 39999

0000 – 9998

Input Register (lectura)

40001 – 49999

0000 – 9998

Holding Register (lectura y escritura)

MODBUS 1 – 9999

TABLAS DE DATOS QUE USA EN MODBUS

En la tabla 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.

3. PROCEDIMIENTO: 3.1. Estudiar la Arquitectura de la red ModBus TCP/IP: 

Primero se procedió a abrir los softwares Modscan 32 y el simulador ModSim 32.

PLATAFORMA MODBUS MASTER

SIMULADOR DE LA PLATAFORMA MODBUS

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En la ventana del ModSim se procede a entrar a File y luego a New.

CREAR NUEVO PROYECTO.



En la misma ventana de ModSim seleccionar “Connention” luego “Connect” y por ultimo “Modbus/TCP svr ( esto es para poder establecer la confección de ModSim)

ESTABLECER LA CONEXIÓN DEL MODSIM



Luego entramos a ModScan y en la ventana seleccionar “Connection” y luego ”Connect”

ESTABLECER EL EQUIPO PARA LA COMUNICACIÓN

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

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Al entrar a “Connect” nos abrirá esta ventana la cual nos conectaremos al “Remote TCP/IP Server” y colocaremos el IP 127.0.0.1(es la IP virtual de ModSim) esto es para poder conectarnos al simulador “ModSim”

COLOCAMOS LA IP DEL SIMULADOR Y LE DAMOS OK



Luego se procedió a verificar y Colocar las direcciones (Address) en la ventana del ModScan y el ModSim.

COLOCAR LAS MISMAS DIRECCIONES.



Para finalizar , colocar las dos ventanas el mismo registro para verificar si se logra escribir y leer.

COLOCAR LAS DOS VENTANAS EN EL MISMO REGISTRO.

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Para la verificación de los registros se verificará si se logra escribir , leer o ambos, además se identificará el rango.

COIL STATUS – READ AND WRITE

INPUT STATUS – READ

HOLDING REGISTER – READ AND WRITE

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INPUT REGISTER – ONLY READ

CUADRO DE RESUMEN PARA COMPROBAR CUALES LEEN , ESCRIBEN Y AMBOS REGISTRY WRITE READ RANK COIL STATUS 1-9999 SI SI INPUT STATUS 10001-29999 NO SI HOLDING REGISTER 40001-49999 SI SI INPUT REGISTER 30001-39999 NO SI CUADRO DE LECTURAS Y ESCRITURAS DE LOS REGISTROS

4. Identificación de variables del PLC MICRO 850 con ModScan: 

Se realiza el mismo procedimiento la diferencia es en colocar la IP. En ModsCan se coloca la IP DEL PLC MICRO 850 Que es (192.162.44.110)

COLOCAMOS LA IP DEL PLC Y LE DAMOS OK

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Después de conectarse se procedió a encender el variador de frecuencia. (00001 – Encendido, 00002 – Apagado, 00003 – Modo manual)

ENCENDIDO DEL VARIADOR DE FRECUENCIA



Luego se procedió a cambiar la velocidad de la bomba. (Variación de velocidad Address– 40003)

VARIACIÓN DE VELOCIDAD

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Para finalizar, se procedió a apagar el variador de frecuencia.

PROCESO DE APAGADO DEL VARIADOR DE FRECUENCIA

5. CUESTIONARIO: 1. ¿Qué diferencia encuentra usted entre los registros de Modbus?  El tamaño de los registros

 Que registros de ModBus pueden leer , escribir o ambos

 El rango de cada registro

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2. ¿Realice un cuadro comparativo entre el protocolo Modbus RTU y TCP/IP?

MODBUS RTU

TCP/IP

 Soporta la mayoría de los softwares  Es mucho mas fácil de implementar a comparación de otros protocolos mas nuevos.  Requiere menos memoria  la comunicación se realiza por comunicaciones serie.  Garantizar la fiabilidad de los datos

 Se puede controlar desde cualquier punto donde halla puertos ethernet  No requiere un cálculo de suma de verificación  Es mas difícil de configurar  Tiene un grado muy elevado de fiabilidad,

6. CONCLUSIONES:    

Se lograron identificar las diferencias de los registros en Modbus. Se logro realizar un mapeo de las variables en Modbus del PLC MICRO 850 del módulo de control de caudal con ayuda del software ModScan. Se realizo una identificación de las variables del PLC de la Autoclave de la planta piloto con ayuda del software ModScan. Se logro poner la marcha el modulo de control de caudal con el software ModScan.

7. LINKOGRAFÍA: Mario D. (2014). Comunicaciones en entornos industriales. Disponible en línea: http://fing.uncu.edu.ar/investigacion/institutos/IAEI/Cursos2.htm M, SAM (2003). Moving Ethernet to plant floors. Disponible en línea: http://www.isa.org/journals/ic/feature/1,1162,541,00.htm C, DIAZ (2016). Implementación de una red MODBUS/TCP. Disponible en línea: https://www.researchgate.net/publication/277069968_Implementacion_de_u na_red_MODBUSTCP