¿Qué son los protocolos Modbus RTU y Modbus TCP?
En la década de 1970, el campo de la automatización industrial se encontraba en un periodo de rápido desarrollo. El rápido desarrollo de la industria también trajo consigo algunos problemas. En aquella época, los distintos fabricantes de equipos utilizaban protocolos diferentes, lo que hacía que sus equipos no pudieran comunicarse entre sí.
Para resolver este problema, se creó el protocolo Modbus. Se trata de un protocolo abierto y estandarizado que admite diversos tipos de datos y códigos de función para satisfacer distintas necesidades de comunicación. Protocolo Modbus tiene 3 tipos: ASCII, RTU y TCP.
Cuando el protocolo Modbus utiliza la transmisión por puerto serie, se pueden seleccionar los dos primeros tipos, pero es necesario comprobar los datos. Cuando se utiliza la transmisión Ethernet, se utiliza el tipo TCP, que no requiere sumas de comprobación. Modbus ASCII se utiliza con menos frecuencia debido a la ineficacia de la transmisión de datos utilizando principalmente códigos ASCII. Por el contrario, Modbus RTU y Modbus TCP son más adecuados para su uso en entornos industriales modernos que requieren una mayor eficiencia de transmisión. En este artículo, analizaremos estos dos protocolos, presentaremos sus principios de funcionamiento y escenarios de aplicación, y esperamos serle de utilidad.
Principio de comunicación Modbus
El principio de la comunicación Modbus es el siguiente: utiliza el modo de comunicación maestro-esclavo. Esto significa que hay dispositivos maestro y esclavo, y el dispositivo maestro puede inicializar la transmisión y luego enviar una solicitud al dispositivo esclavo. El dispositivo esclavo no puede responder a la solicitud de forma activa, sino que sólo puede responder según la solicitud del dispositivo maestro. A continuación, el dispositivo esclavo realiza la operación solicitada y envía una respuesta al dispositivo maestro. El dispositivo maestro recibe la respuesta y la analiza, completando así el proceso de comunicación.
Un dispositivo maestro puede conectarse a uno o varios dispositivos esclavos al mismo tiempo, pero sólo puede haber un dispositivo maestro y un dispositivo esclavo en una comunicación. Si un dispositivo maestro se conecta a un dispositivo esclavo, se comunican entre sí en modo unicast. Sin embargo, si el dispositivo maestro está conectado a más de un dispositivo esclavo, es necesario seleccionar el modo de difusión para la comunicación.
Cómo funciona Modbus RTU
Modbus RTU admite diversas interfaces eléctricas, como RS 232, RS 485 y RS 422. Transmite datos en forma binaria, y cada byte contiene dos números hexadecimales de 4 bits. Los comandos del protocolo RTU constan de 5 partes: código de dirección, código de función, dirección de inicio, datos y código de comprobación. Por ejemplo, instrucción de envío: 01 03 76 83 00 0C AE 6F, donde 01 es el código de dirección, en nombre de la dirección del esclavo; 03 es el código de función, que significa "leer"; 76 83 es la dirección del registro; 00 0C es el número de registros leídos; AE 6F representa la suma de comprobación CRC.
Modbus RTU Escenarios de aplicación
Porque Modbus RTU es sencillo y estable en forma binaria para la transmisión de datos. Así que es muy adecuado para la comunicación a larga distancia, escenarios de cableado difícil, o escenarios con una amplia distribución de dispositivos. Por ejemplo, escenarios de automatización industrial, pequeños sistemas de control, etc.
Principio de funcionamiento de Modbus TCP
Modbus TCP se crea para que los datos Modbus puedan transmitirse por Ethernet, utilizando el puerto TCP502. Modbus TCP se basa en Modbus RTU, más la cabecera MBAP. Dado que TCP se basa en un servicio de conexión fiable, ya no utiliza sumas de comprobación CRC, sino que se basa en los propios mecanismos de detección y corrección de errores de TCP. Por ejemplo, envíe el comando 68 68 00 00 00 06 01 03 33 65 00 04. Entre ellos, 68 68 es el número de secuencia del mensaje; 00 00 indica que es el protocolo Modbus TCP utilizado; 00 06 indica el número de bytes subsiguientes; 01 es la dirección del esclavo; 03 es el código de función; 33 65 indica la dirección del registro; 00 04 es el número de registros.
Modbus TCP Escenarios de aplicación
Modbus TCP se utiliza a menudo en escenarios más complejos debido a su alta velocidad de transmisión y fiabilidad. Por ejemplo, grandes sistemas de control, sistemas de control de edificios, etc.
En la práctica, debemos considerar si utilizar el protocolo Modbus RTU o Modbus TCP. Si dispone de una infraestructura de red, necesita intercambiar grandes cantidades de datos, respuesta rápida, TCP es una buena elección. Si necesita una comunicación sencilla, de bajo coste y a larga distancia, utilizar RTU es una elección acertada.
Modbus RTU y Modbus TCP son como un par de buenos amigos, cada uno tiene sus ventajas, y juntos ayudan al intercambio efectivo de datos entre dispositivos. Con el desarrollo de la Industria 4.0, se integrarán en más tecnologías nuevas. Miremos hacia el futuro, ¡crearán más valor para el desarrollo de la automatización industrial!