O que são os protocolos Modbus RTU e Modbus TCP?
Na década de 1970, o domínio da automatização industrial encontrava-se num período de rápido desenvolvimento. O rápido desenvolvimento da indústria trouxe também alguns problemas. Nessa altura, os diferentes fabricantes de equipamentos utilizavam protocolos diferentes, o que tornava os seus equipamentos incapazes de comunicar entre si.
Para resolver este problema, foi criado o protocolo Modbus. É um protocolo aberto e normalizado que pode suportar uma variedade de tipos de dados e códigos de função para satisfazer diferentes necessidades de comunicação. Protocolo Modbus tem 3 tipos, incluindo ASCII, RTU e TCP.
Quando o protocolo Modbus utiliza a transmissão por porta série, podem ser selecionados os dois primeiros tipos, mas os dados têm de ser verificados. Quando é utilizada a transmissão Ethernet, é utilizado o tipo TCP, que não necessita de somas de controlo. O Modbus ASCII é menos utilizado devido à ineficiência da transmissão de dados utilizando principalmente códigos ASCII. Em contrapartida, o Modbus RTU e o Modbus TCP são mais adequados para utilização em ambientes industriais modernos que exigem uma maior eficiência de transmissão. Neste artigo, analisaremos estes dois protocolos, apresentaremos os seus princípios de funcionamento e cenários de aplicação, e esperamos ser-lhe úteis.
Princípio de comunicação Modbus
O princípio da comunicação Modbus é o seguinte: utiliza o modo de comunicação mestre-escravo. Isso significa que existem dispositivos mestre e escravo, e o dispositivo mestre pode inicializar a transmissão e, em seguida, enviar um pedido ao dispositivo escravo. O dispositivo escravo não pode responder ativamente ao pedido, mas só pode responder de acordo com o pedido do dispositivo mestre. O dispositivo secundário efectua então a operação solicitada e envia uma resposta ao dispositivo principal. O dispositivo mestre recebe a resposta e analisa-a, completando assim o processo de comunicação.
Um dispositivo mestre pode ser ligado a um ou mais dispositivos escravos ao mesmo tempo, mas só pode haver um dispositivo mestre e um dispositivo escravo numa comunicação. Se um dispositivo principal se ligar a um dispositivo secundário, estes comunicam entre si em modo unicast. No entanto, se o dispositivo principal estiver ligado a mais do que um dispositivo secundário, é necessário selecionar o modo de difusão para a comunicação.
Como funciona o Modbus RTU
O Modbus RTU suporta uma variedade de interfaces eléctricas, tais como RS 232, RS 485 e RS 422. Transmite dados em formato binário, e cada byte contém dois números hexadecimais de 4 bits. Os comandos do protocolo RTU são compostos por 5 partes: código de endereço, código de função, endereço de início, dados e código de controlo. Por exemplo, enviar instrução: 01 03 76 83 00 0C AE 6F, onde 01 é o código de endereço, em nome do endereço do escravo; 03 é o código de função, que significa "ler"; 76 83 é o endereço do registo; 00 0C é o número de registos lidos; AE 6F representa a soma de verificação CRC.
Modbus RTU Cenários de aplicação
Porque o Modbus RTU é simples e estável na forma binária para transmissão de dados. Por isso, é muito adequado para comunicações a longa distância, cenários de cablagem difícil ou cenários com uma ampla distribuição de dispositivos. Por exemplo, cenários de automação industrial, pequenos sistemas de controlo, etc.
Princípio de funcionamento do Modbus TCP
O Modbus TCP foi criado para que os dados Modbus possam ser transmitidos na Ethernet, utilizando a porta TCP502. O Modbus TCP baseia-se no Modbus RTU, acrescido do cabeçalho MBAP. Uma vez que o TCP se baseia num serviço de ligação fiável, já não utiliza somas de verificação CRC, mas baseia-se nos mecanismos de deteção e correção de erros do próprio TCP. Por exemplo, enviar o comando: 68 68 00 00 00 06 01 03 33 65 00 04. Entre eles, 68 68 é o número de sequência da mensagem; 00 00 indica que é o protocolo Modbus TCP utilizado; 00 06 indica o número de bytes subsequentes; 01 é o endereço do escravo; 03 é o código de função; 33 65 indica o endereço do registo; 00 04 é o número de registos.
Modbus TCP Cenários de aplicação
O Modbus TCP é frequentemente utilizado em cenários mais complexos devido à sua elevada velocidade de transmissão e fiabilidade. Por exemplo, grandes sistemas de controlo, sistemas de controlo de edifícios, etc.
Na prática, é necessário considerar se se deve utilizar o protocolo Modbus RTU ou Modbus TCP. Se tiver uma infraestrutura de rede existente, necessitar de trocar grandes quantidades de dados e uma resposta rápida, o TCP é uma boa escolha. Se precisar de uma comunicação simples, de baixo custo e de longa distância, a utilização do RTU é uma escolha sensata.
O Modbus RTU e o Modbus TCP são como um par de bons amigos, cada um tem as suas vantagens e, em conjunto, ajudam a uma troca de dados eficaz entre dispositivos. Com o desenvolvimento da Indústria 4.0, eles serão integrados em mais novas tecnologias. Vamos olhar para o futuro, eles criarão mais valor para o desenvolvimento da automação industrial!