Red Modbus/TCP con un ordenador y CUATRP PLC"S

MODICON 499 NES 181 00

Connexiun 8TX 10/100 SWITCH (Switch no gestionables)

La oferta ConneXium Industrial Ethernet comprende una familia completa de productos y herramientas necesaria para construir la infraestructura deuna red industrial Ethernet. Los switch de ConneXium permiten trabajar con las siguientes topologías:

A continuación se detallan algunas características de este modulo:

Tecnología	Ethernet 10/100 Mbit/s
Interfaces	8 puertos 10BASE-T/ 100BASE-TX con conectores RJ45 blindados
Tipos de conexión	Cable de par trenzado
Indicador de fallos	Una de las dos fuentes de alimentación ha fallado, fallo permanente en el switch, estado de conexión defectuosa de al menos un puerto TP, o al menos un puerto tiene partición automática.
Indicadores LED	P1, P2: alimentación, DA/ STAT 1 a DA/STAT 8: datos, colisión, segmentación y estado de conexión por puerto

• d. ORDENADOR

Este elemento servirá como maestro y principalmente para comprobar que la red esta operativa y funcionando correctamente. Se conecta a la red a través de su tarjeta de Red. Este contendrá el software requerido para la carga de programas al PLC así como la aplicación correspondiente a visualizar. No se precisa mayor información para este elemento debido que es de uso común.

Arquitectura de la red

• PROTOCOLO: MODBUS/TCP

Dado a las diversas prestaciones y beneficios que ofrece el Protocolo Modbus/TCP en las redes industriales es que se ha optado por él.

Modbus/TCP es un protocolo de comunicación diseñado para permitir a equipos industriales tales como PLCs, computadores, drivers para motores y otros tipos de dispositivos físicos de entrada/salida comunicarse sobre una red. Fue introducido por Schneider Automation como una variante de la familia de protocolos MODBUS, ampliamente usada para la supervisión y el control de equipo de automatización. Específicamente el protocolo define el uso de mensajes MODBUS en un entorno intranet o internet usando los protocolos TCP/IP.

La especificación Modbus/TCP define un estándar interoperable en el campo de la automatización industrial, el cual es simple de implementar para cualquier dispositivo que soporte sockets TCP/IP. Todas las solicitudes son enviadas vía TCP sobre el puerto registrado 502 y normalmente usando comunicación half-duplex sobre una conexión dada. Es decir, no hay beneficio en enviar solicitudes adicionales sobre una conexión única mientras una respuesta está pendiente.

Modbus/TCP básicamente encapsula una trama MODBUS dentro de una trama TCP en una manera simple como se muestra en la figura a continuación.

A continuación se citan sus principales características:

• Mecanismo de conexión:

MODBUS es un protocolo maestro/esclavo en el que cada solicitud del maestro es tratada de forma independiente por el esclavo, sin relación con las anteriores. Esto facilita proveer transacciones de datos resistentes a rupturas, requiriendo mínima información de recuperación para mantener una transacción en cualquiera de los dos terminales.

De otro lado, las operaciones de programación esperan una comunicación orientada a la conexión, es decir, las máquinas de origen y de destino deben establecer un canal de comunicaciones antes de transferir datos.

En Modbus/TCP una conexión se establece inicialmente en la capa de aplicación y esta única conexión puede llevar múltiples transacciones independientes. En Modbus/TCP se usa el protocolo orientado a la conexión TCP en lugar del protocolo orientado a datagramas UDP.

• Modelo de datos:

MODBUS basa su modelo de datos sobre una serie de tablas las cuales tienen características distintivas. Las cuatro principales son:

• Entradas discretas: bit único; suministradas por un sistema I/O (entrada/salida); de sólo lectura.
• Salidas discretas: bit único; alterable por un programa de aplicación; de lectura-escritura.
• Registros de entrada: 16 bits suministrados por un sistema I/O; de sólo lectura.
• Registros de salida: 16 bits, alterables por un programa de aplicación; de lectura-escritura.
• Filosofía de longitud:

Todas las solicitudes y respuestas MODBUS están diseñadas en tal forma que el receptor pueda verificar que un mensaje está completo. Cuando MODBUS es transportado sobre TCP, se adiciona información de longitud en el prefijo (o encabezado) para permitir al receptor reconocer los límitesdel mensaje, así el mensaje haya sido dividido en múltiples paquetes para la transmisión.

• Estructura del protocolo

Aquí se describe la forma general de encapsulación de una solicitud o respuesta MODBUS cuando es llevada sobre una red Modbus/TCP. Es importante anotar que la estructura del cuerpo de la solicitud y respuesta, desde el código de función hasta el fin de la porción de datos, tiene exactamente la misma disposición y significado como en las otras variantes MODBUS.

Todas las solicitudes son enviadas vía TCP sobre el puerto registrado 502. Las solicitudes normalmente son enviadas en forma half-duplex sobre una conexión dada. Es decir, no hay beneficio en enviar solicitudes adicionales sobre una única conexión mientras una respuesta está pendiente. Sin embargo, los dispositivos que desean obtener altas ratas de transferencia pueden establecer múltiples conexiones TCP al mismo destino.

El campo .dirección esclavo. de MODBUS es reemplazado por un byte .identificador de unidad. el cual puede ser usado para comunicar a través dedispositivos tales como puentes y gateways, los cuales usan una dirección IP única para soportar múltiples unidades terminales independientes.

Los mensajes de solicitud y respuesta en Modbus/TCP poseen un prefijo ó encabezado compuesto por seis bytes como se aprecia en la tabla.

Ref.

Ref.

00

00

00

Len.

"Estructura del prefijo de Modbus/TCP"

El ref. ref. anterior son los dos bytes del campo .referencia de transacción., un número que no tiene valor en el servidor pero son copiados literalmente desde la solicitud a la respuesta a conveniencia del cliente. Este campo se utiliza para que un cliente Modbus/TCP pueda establecer simultáneamente múltiples conexiones con diferentes servidores y pueda identificar cada una de las transacciones.

El tercer y cuarto campo del prefijo representan el identificador de protocolo, un número el cual debe ser establecido a cero.

El .len. especifica el número de bytes que siguen. La longitud es una cantidad de dos bytes, pero el byte alto se establece a cero ya que los mensajes son más pequeños que 256.

De esta forma, un mensaje Modbus/TCP completo posee una estructura como se muestra en la tabla:

Posición de Byte	Significado
Byte 0	Identificador de transacción. Copiado por el servidor- normalmente 0.
Byte 1	Identificador de transacción. Copiado por el servidor -normalmente 0.
Byte 2	Identificador de protocolo = 0.
Byte 3	Identificador de protocolo = 0.
Byte 4	Campo de longitud (byte alto) = 0.Ya que los mensajes son menores a 256.
Byte 5	Campo de longitud (byte bajo). Número de bytes siguientes.
Byte 6	Identificador de unidad (previamente *dirección esclavo*).
Byte 7	Código de función MODBUS.
Byte 8 a más	Los datos necesarios.

"Estructura de mensajes en Modbus/TCP"