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Redes y Protocolos de Comunicación Industrial LABORATORIO Nº 03 “Red ModBus RTU”

QUENTA MAQUERA, JORGE ARRATIA VALDEZ, YELHSIN HENRY ANTONY

Alumno (os):

Programa

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Curso

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Profesor

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Fecha de entrega

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Nota:

Hora:

Redes y Protocolos de Comunicación Digital. Laboratorio 03. Modbus RTU TEMA:

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COMUNICACIÓN MODBUS

OBJETIVOS     

Identificar dispositivos de campo que soportan comunicación ModBus Identificar los conectores incorporados en los dispositivos para comunicación ModBus Realizar una conexión de red ModBus entre un dispositivo de campo y una PC Instalar software ModBus que permita comunicar una PC con un dispositivo Leer datos de un dispositivo a través de una red ModBus

REQUERIMIENTOS          

PC con 1 GB memoria RAM Software modpoll Software de instalación del programa ModBus Scanner y ModBus RTU Parser Módulo de hardware con medidor de calidad de energía PM500 Módulo de hardware con medidor de calidad de energía PM820 Módulos de hardware con medidores de calidad de energía PQMII Manuales de referencia de los medidores de calidad de energía PM500, PM820 y PQMII Conversor RS232-RS485 Cables, bananas y destornilladores planos (perilleros) Osciloscopio digital

PROCEDIMIENTO El laboratorio se ha diseñado para ser desarrollado en grupos de 4 personas

1. Identificación de dispositivos que soportan comunicación ModBus 1.1. Descripción del dispositivo   



Solicite al instructor un módulo de laboratorio para realización de la práctica ¿Qué tipo de dispositivo de medición de calidad de energía contiene el módulo asignado a su grupo? Power Logic PM800 ¿Para qué sirve el dispositivo electrónico incluido en el módulo de laboratorio? Es un medidor de parámetros eléctricos, the power meter.

Revise los datos principales del equipo en el manual del fabricante. ¿Qué tipos de conexión para comunicación con dispositivos externos soporta el equipo? MB.RTU (Modbus RTU), Jbus, MB. A.8 (Modbus ASCII 8 bits), MB. A.7 (Modbus ASCII 7 bits).

1.2. Identificación de las interfaces de conexión del dispositivo para red ModBus   

¿El dispositivo soporta conexiones para redes ModBus? SI ¿Cuántos puertos de comunicación para conexión a una red ModBus soporta el equipo? 1 ¿Cómo se denominan las interfaces o puertos de comunicación que tiene el dispositivo para conectarse a una red ModBus? RS 485

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¿Cuántos terminales o bornes tiene cada uno de los puertos de comunicación para red ModBus del equipo asignado? 3, positivo, negativo y tierra Represente en un esquema la función de cada uno de los pines del conector correspondiente al puerto de comunicación

¿Cuántos hilos debe tener el cable que se debe emplear para realizar la conexión del equipo en una red ModBus? Cable de 3 Hilos.

2. Conexión PC – Dispositivo 2.1. Conexión del módulo del laboratorio a una PC 

A continuación se muestra el diagrama a utilizar. Nota: Como la conexión que va a realizar es hacia un puerto COM de la PC asegúrese que el módulo esté desenergizado Al puerto COM1 o COM2 de la PC Cable de 3 hilos RS232



RS485

Puerto RS485 del Equipo

Con sus compañeros del grupo revise que cada uno de los hilos correspondientes del cable utilizado esté conectado en el punto correcto. Solicite al instructor que verifique dicha conexión y espere el visto bueno (VoBo) correspondiente del instructor.

2.2. Conexiones adicionales para poner operativo el módulo    



A continuación se muestra el diagrama a utilizar para conectar el módulo del laboratorio a una línea de tensión de entrada monofásica. No debe energizar los equipos, solicite al instructor el visto bueno (VoBo) para proceder a aplicar energía al módulo Revise previamente la indicación de cada uno de los terminales incluidos en el módulo de laboratorio para estar completamente seguro de los puntos correctos de conexión que se deben realizar. El objetivo de las conexiones es la siguiente: 1. Energizar el equipo para que funcione eléctricamente 2. Aplicar tensión de entrada monofásica a las líneas de medición para poder obtener valores distintos de cero durante las pruebas que se van a realizar Dependiendo del módulo asignado a su grupo utilice como referencia la figura 1 o 2

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Figura 1. Conexión del módulo PM500(800) a la línea de alimentación monofásica

3. Parámetros de comunicación para comunicación ModBus 3.1. Revisión de la configuración del equipo  







Únicamente si el instructor le dio el VoBo en el punto anterior entonces puede proceder a energizar el módulo Revise el anexo correspondiente de su texto (A, B o C) donde se encuentra la información extraída directamente de los manuales de los equipos a ser utilizados acerca de cómo acceder al menú de configuración del equipo vara visualizar su configuración actual Aplicando el procedimiento anterior revise los parámetros de configuración para la comunicación ModBus y anote a continuación dichos valores: 1. Dirección ModBus (Slave Address): 6 2. Velocidad de comunicación (Slave Address): 19200 3. Paridad: none 4. Bits de stop: no permite A continuación anote el rango de valores permitidos para el campo “Dirección ModBus” (Slave Address) 9 Indique ahora los valores posibles para la velocidad de comunicación que soporta el equipo: 9600; 19200 y 38400

4. Comunicación PC  Módulo empleando el software ModPoll

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4.1. Instalación del software ModPoll   

Solicite al instructor el software ModPoll Instale el software ModPoll en su PC Indique brevemente los pasos requeridos para la instalación del software anterior Copiar el archivo modpoll en la unidad C Presionar windor + r aprarece la ventana Ejecutar escribir cmd (enter)

4.2. Comandos del software ModPoll   

Inicie una ventana de comandos (CMD) Acceda a la carpeta donde se ha instalado el software ModPoll Ejecute el programa empleando la siguiente instrucción para que le muestre todos los comandos que acepta:



A continuación se muestra una posible salida el comando anterior:



Anote a continuación la finalidad de las siguientes opciones: Nro Descripción de la función que cumple Opción 1

-b

Es la velocidad de comunicación

2

-p

paridad

3

-m

Tipo protocolo de comunicación

4

-a

La dirección del PM800

5

-r

Número de registro

6

-c

Rango de registros

4.3. Comunicación con el módulo desde la PC empleando el protocolo ModBus 

Desde la ventana de comandos iniciada en la sección anterior, ejecute el siguiente comando: C:\> Modpoll.exe



–b 19200

–p none

–m rtu

–a 1

–r 1120

Observaciones al comando anterior: El comando anterior funcionará adecuadamente bajo las siguientes condiciones:

-c 10 COM1

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1. La velocidad de comunicación del dispositivo es 19200 2. La dirección ModBus del dispositivos es: 1 3. La dirección del registro del equipo que contiene la medición de la tensión de entrada es: 1120 (Esta dirección es válida para el medido PM820. En caso de contar con un módulo diferente debe revisar el manual del equipo para cambiar adecuadamente los rangos de direcciones a usar. Afortunadamente ) 4. Se ha conectado a través del puerto Serie COM1 de la PC 

En caso la ejecución del comando sea satisfactorio debería obtener una salida similar indicada en la siguiente figura:



Revise el manual del equipo y luego indique a que mediciones corresponden cada uno de los valores devueltos por el programa

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1120 Voltage, A-B 1121 Voltage, B-C 1122 Voltage, C-A 1123 Voltage, L-L Average 1124 Voltage, A-N 1125 Voltage, B-N 1126 Voltage, C-N 1127 Voltage, N-R 1128 Voltage, L-N Average 1129 Voltage, Unbalance, AB

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Revise nuevamente el manual del equipo. Ubique algunas direcciones de registros que desee consultar y ejecute luego el programa ModPoll modificando los parámetros enviados al programa para que proceda a leer los nuevos valores deseados. Anote a continuación el comando completo utilizado:

__ 

Anote luego los valores obtenidos con el comando anterior explicando el significado de cada uno de dichos valores

5. Comunicación PC  Módulo empleando el software CAS ModBus Scanner 5.1. Instalación del software CAS ModBus Scanner  Solicite al instructor el instalador del software CAS ModBus Scanner  Instale el software CAS ModBus Scanner en su PC. 

Indique brevemente los pasos requeridos para la instalación del software anterior

5.2. Uso del software “CAS ModBus Scanner”  Inicie el programa CAS ModBus Scanner 

El programa informa que no se tiene definida ninguna tarea. Presione el botón Si del cuadro de diálogo para proceder a definir una nueva tarea (Task)

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El programa muestra la ventana de Tareas en Blanco, procederemos a crear una nueva tarea definiendo primero una nueva conexión, para ello presione el botón “Add Connection” mostrado en la siguiente figura:

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El programa soporta comunicación ModBus serial y ModBus TCP. En nuestro caso debido a que nos estamos enlazando al módulo a través del puerto serial utilizaremos la sección “Serial Connection” con los valores correspondientes a nuestra configuración propia. Corrija los valores mostrados en la siguiente figura según los parámetros que utilizó con el programa ModPoll y luego presione el botón Add Serial Connection



Una vez definida una conexión el programa requiere la definición de un dispositivo conectado a nuestra red ModBus, para ello presionaremos el botón “Add Device” y procederemos a definir los parámetros requeridos para ubicar a nuestro equipo en el segmento de red ModBus. A continuación se muestra la ventana con el botón Add Device:



A continuación debe especificar, como único parámetro de configuración del dispositivo, la dirección ModBus del equipo (Slave Address en otros modelos de equipos). Modifique el valor mostrado en la

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siguiente figura por el valor asignado al equipo de medición del modulo asignado a su grupo y luego presione el botón “Add Device”:

 

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A continuación se muestra la imagen correspondiente a nuestra aplicación donde se observa la nueva conexión creada así como el nuevo dispositivo agregado. Procederemos ahora a definir una nueva solicitud de lectura de datos como parte final de la tarea que estamos creando, para ello presione el botón “Add Request” señalado en la siguiente figura para completar esta último paso que permitirá concluir con la creación de la nueva tarea:

La siguiente figura nos muestra las opciones que deberíamos elegir para poder realizar una lectura de valores de medición que registra nuestro equipo instalado en el módulo que tenemos asignado. Los parámetros que se incluyen en la imagen corresponden a direcciones de registro del equipo PM820. Si usted dispone de un módulo distinto debe proceder a cambiar dichos valores por los correspondientes al modelo de equipo particular. Puede usar como referencia las mismas direcciones empleadas en el ejercicio previo realizado con el programa ModPoll o también puede consultar los anexos incluidos en el texto los cuales contienen las tablas de direcciones de los diferentes equipos. Finalmente debe presionar el botón Add Request para agregar la nueva solicitud a la nueva tarea

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La siguiente figura muestra la definición completa de la nueva tarea requerida. Presione el botón Aceptar para salir de la ventana de configuración



Verifique que se muestre la nueva tarea creada en el panel izquierdo de la aplicación y luego seleccione la solicitud indicada en esta nueva tarea y proceda a ejecutar dicha solicitud presionando el botón Poll. Además puede activar la casilla de selección “Auto Update” para que la lectura se realice en forma continua. La siguiente figura muestra la salida obtenida por el programa

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Compare los valores obtenidos en este último ejercicio con los valores devueltos a través del programa ModPoll. ¿Existe alguna diferencia? Explique los detalles más importantes

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6. Tramas ModBus 6.1. Instalación del software CAS ModBus RTU Parser  Solicite al instructor el instalador del software CAS ModBus RTU Parser  Instale el software CAS ModBus RTU Parser en su PC. 

Indique brevemente los pasos requeridos para la instalación del software anterior

6.2. Uso del software “CAS ModBus RTU Parser” análisis de una trama “Poll”  Inicie el programa CAS ModBus RTU Parser.  Seleccione la opción Poll de la sección Action  En la sección Poll messages, ingrese la trama (Poll) ModBus indicada en la figura. Una trama Poll contiene una trama de solicitud de lectura de datos enviada por el equipo Master hacia el equipo esclavo.  Presione el botón Analyze

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El programa procederá a realizar el análisis de la trama ModBus anterior y nos mostrará los resultados de dicho análisis en el panel inferior de la aplicación como se muestra en la siguiente figura:

6.3. Uso del software “CAS ModBus RTU Parser” análisis de una trama “Response”  Seleccione la opción Response de la sección Action  En la sección Poll messages, ingrese la trama (Response) ModBus indicada en la figura. Una trama Response contiene los resultados devueltos por el esclavo hacia el maestro como resultado de una solicitud Poll enviada previamente.

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Presione el botón Analyze

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El programa procederá a realizar el análisis de la trama ModBus anterior y nos mostrará los resultados de dicho análisis en el panel inferior de la aplicación como se muestra en la siguiente figura:

6.4. Uso del software “CAS ModBus RTU Parser” análisis de tramas  Aplicando el procedimiento anterior analice tramas Poll y Response obtenidas durante la ejecución de lectura de datos realizadas en los ejercicios anteriores entre su PC y el módulo asignado.  Anote a continuación las tramas Poll y Response utilizadas durante el ejercicio.

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# This file was created by CAS Modbus RTU Parser version 1.00gD on Tue Apr 03 07:19:45 2018 # Please visit http://www.chipkin.com Frame Analysis (0b 0f 00 00 00 01 94 a1) -------------The frame has no errors. Response Analysis ----------------Device Address =11 =0x0b Function =15 =0x0f =Force Multiple Coils Point Address =00001 Point Count =1

Finis.

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7. Ejercicio adicional 7.1. Repetición del ejercicio empleando un módulo diferente 

Intercambie con sus compañeros del laboratorio un módulo no utilizado y repita el ejercicio de laboratorio para acceder al nuevo módulo a través de una red conexión ModBus

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES 

Modbus RTU utiliza datos binarios y CRC (detección de error).



Modbus ASCII es más sencillo y fácil de leer, aunque menos eficiente debido a que cada byte requiere de dos bytes ASCII y utiliza un código menos eficiente LRC.



Velocidad de transmisión: 35Mbs (12m), 100Kbps (1200m).



Topología de red: punto a multipunto.



Tipo de transmisión: Serie Asincrónica.



Niveles de voltaje se definen como voltajes válidos aquellos 6V máximo y 200mV mínimo.



Tipo de señal: Diferencial.



Método de acceso al medio: master/slave.