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El reto de aprender Modbus por si sólo

Por allá en el año 2007, cuando empecé en este mundo de la automatización, me asignaron un nuevo proyecto: Tenía que comunicar dos máquinas con un protocolo del que ya había escuchado cosas antes, tenía que aprender Modbus.

La empresa para la que yo trabajaba por ese entonces desarrollaba proyectos de automatización y tenía un PLC desde hacía ya varios años que controlaba la extrusora de una fábrica.

Para aquel entonces, la fábrica compró un nuevo conjunto de válvulas y encomendó la tarea de integrarlas al PLC mencionado a la empresa para la que trabajaba, que me asignó a mí el trabajo, uno de mis primeros realmente.

¿Qué hice en ese momento?

Pues me puse a sudar. Pero al mismo tiempo, tuve una sensación difícil de explicar, lo vi como un reto, ¡Tenía que hacerlo!

Me fui a la universidad a buscarme un libro de comunicaciones industriales que tuviese contenido sobre Modbus. En general puedo decir que aprendí cosas, pero antes…

Me frustré.

¿Cómo podía ser que esos libros tuviesen tan pocos ejemplos? Luego de esta parte teórica, vino la parte práctica, es decir, la etapa de programar el PLC en si mismo con algunas funciones Modbus. ¿Cómo podía acceder al mapa de memoria de las válvulas? ¿Cómo podía mapear Entradas y Salidas? Desde luego, el PLC que programaba no tenía mucha literatura.

Me frustré.

¿Cómo podía ser que hubiese pocos ejemplos? Luego de tener una parte del código desarrollada me faltaba poderlo probar con algo… pero en la empresa no tenían ningún dispositivo Modbus, así que ya te lo puedes imaginar, la prueba la tuve que hacer en la misma fábrica.

Me frustré.

¿Cómo podía ser que no hubiese ningún dispositivo para probar? No puedo mencionar la cantidad de cosas que aprendí, pero también la cantidad de horas que me tiré en la fábrica…

¿Y entonces?

Bueno, el proyecto desde luego salió, logré comunicar el PLC con esas nuevas válvulas y la satisfacción que me llevé fue impresionante, me sentí como el mismo Mark Zuckerberg: aquello era impresionante, la fábrica estaba funcionando y en parte era gracias a mí. Era la sensación de éxito.

Pero cuando pasaron unas semanas y maduré la experiencia, recopilé toda la información que había obtenido y la organicé correctamente. Desde luego, pensé que sin esfuerzo no hay éxito, pero también me di cuenta que en realidad había mal gastado muchas horas por errores básicos de organización en mi aprendizaje.

¿Te sientes identificado? Te recomiendo leer esta serie de post para aprender Modbus…

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¿Modbus y Arduino combinados?

Modbus y Arduino: por un lado un protocolo de comunicación con un larguísimo recorrido en el mundo industrial del que hemos hablado en otras entradas.

Por el otro, una marca que desarrolla placas Open Source de la que Opiron ha hablado largo y tendido en muchos tutoriales. De hecho, tenéis la sección de Arduino abierta en nuestro canal de Youtube.

¿Qué pasaría si combináramos ambos?

¿Un dispositivo con Modbus y Arduino?

Sigamos avanzando en nuestro concepto: Modbus es un protocolo de comunicación que desde hace unos años es libre, y por lo tanto, puede implementarse en múltiples dispositivos sin necesidad de pagar royalties. Por el otro, Arduino es también una plataforma de hardware libre, con una comunidad de programadores y recursos enormes.  Las posibilidades de combinar ambas tecnologías son muchas, pudiendo ampliar las capacidades de comunicación de las placas Arduino con:

  • Sistemas SCADA.
  • Sistemas PLC, RTU.
  • Redes industriales ya existentes.

Pero seguramente conviene no quedarse ahí, puesto que Modbus además aporta la seguridad de apoyar nuestros proyectos sobre una tecnología absolutamente robusta y probada en el mundo industrial.

Modbus: ¿TCP o RTU? , Arduino ¿Qué placa?

Cuestión de tecnología: Como sabemos, de Modbus tenemos diferentes versiones, desde las versiones Modbus RTU hasta las Modbus TCP. Por suerte, todas ellas son integrables con los módulos Arduino gracias a la gran cantidad de librerías desarrolladas para tal fin.  Elegir una u otra dependerá de las necesidades de las comunicaciones que debamos implementar así como de las redes donde se deba integrar el dispositivo. Te recomiendo leer esta entrada para más información.

En cuanto a Arduino, ¿Es Modbus implementable en cualquier placa? La respuesta corta es sí…  Al menos Arduino Mega, Uno o Leonardo sí lo son (probado!)

¿Quieres aprender a implementar Modbus con Arduino?

Es evidente que las ventajas de combinar ambos son enormes. Ahora bien, aprender por separado ambas tecnologías (aunque ya sepas al menos una de ellas), no es tan fácil. Por mucho que haya librerías y recursos disponibles en internet. Por ello, te proponemos que estés atento, puesto que muy pronto lanzaremos un curso que te permitirá convertirte en un experto de ambas tecnologías.

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Redes Modbus: Cuatro puntos a recordar

Imagina que eres un ingeniero de control y un día te llaman por problemas de latencia o sincronización en redes Modbus… ¿Qué parámetros debería consultar? Cada red puede tener sus propias particularidades, veamos 😉

1. Funcionamiento

Lo primero es lo primero: recordar el funcionamiento: En redes Modbus, las reglas de cómo fluye la comunicación las dicta el propio protocolo. En la comunicación, hay siempre un maestro que pregunta datos a uno o varios esclavos al mismo tiempo. El protocolo determina, en función del mensaje enviado por el maestro, qué acción debe tomar el esclavo (por ejemplo, abrir una válvula o comunicar un dato).

2. Capa física

Ya lo hemos mencionado en otros post, estamos hablando de un protocolo de aplicación y por lo tanto, podemos encontrarnos su implementación sobre diferentes medios fìsicos, en concreto, sobre RS-232 o RS-485 – Modbus RTU y Modbus ASCII- y Ethernet, Modbus TCP/IP. Si vamos un poco más allá, las comunicaciones serie y TCP/IP pueden ser implementadas  para conexión por cable, wireless, SMS o GPRS.

En función de cada una además, tenemos más particularidades. En redes Modbus RTU, se prevé un total de 255 direcciones entre @1 y @254 para dispositivos, y la @0 reservada para broadcasting. Cabe mencionar de cada protocolo físico, el broadcasting no es posible sobre RS-232, mientras que en RS-485 el broadcasting se puede extender a 32 dispositivos al mismo tiempo. La velocidad de transferencia para estas redes está limitada a 19,2 kbps.

En redes Modbus TCP/IP, puede haber más dispositivos en la red y también la velocidad de transferencia es mayor, 10/100 Mbaud. Esto convierte a Modbus en un protocolo IoT, tal y como comentábamos en esta entrada.

3. Cantidad de dispositivos

Parece obvio pero muchas veces, no se tiene en consideración. ¿Cuántos dispositivos tiene la red? La cantidad de dispositivos va a afectar en la latencia y sincronización de las comunicaciones.

4. Implementaciones

Por último, podemos encontrar muchas implementaciones diferentes. Por ejemplo, podemos encontrar dispositivos RTU que envíen datos de caudal remotamente desde varios kilómetros de distancia, pero también sistemas más locales conectados a un sistema SCADA.

Conclusión

Hay muchísimas implementaciones posibles de redes Modbus, cada una puede tener características muy diferentes que van a determinar su rendimiento. No olvides estos cuatro puntos 🙂

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¿Qué es Modbus?

Si preguntas a un ingeniero si existe un protocolo de comunicación popular, fácil de implementar, y con años de probada fiabilidad en entornos industriales exigentes, lo más seguro que te responda es una palabra mágica: “Modbus”. Con esta frase resumo el éxito de un protocolo de comunicación que lleva décadas de éxito.

¿Qué es Modbus?

Empecemos por lo básico, 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.

La historia 

Nos tenemos que remontar hasta el año 1979 para recuperar la primera especificación de este protocolo de comunicación. En aquel entonces, los PLC estaban empezando a dar los primeros pasos y Modicon, una empresa que a posteriori fue absorbida por Schneider Electric, desarrolló este protocolo para sus PLC. En el año 2004 fue liberado y hoy en día la Modbus Organization da soporte y promueve su uso.

La tecnología

Las redes Modbus utilizan una arquitectura maestro – esclavo. El maestro inicia las comunicaciones (por ejemplo un SCADA) preguntando datos a un esclavo (por ejemplo un PLC), que le responde siempre en función de la pregunta hecha por el maestro. Cada dispositivo de una red posee una dirección única.

Modbus es un protocolo de aplicación, lo que significa que puede implementarse sobre diferentes capas físicas. Es por ello que podemos encontrar versiones  TCP/IP, o también serie como RTU y ASCII. Por lo tanto, podremos usar Modbus tanto con cables de red como con cables serie, siempre que los dispositivos con los que interactuemos estén preparados para ello.

Conclusión

Si buscas una tecnología fiable y fácil de implementar, debes considerar Modbus como una alternativa a tener muy en cuenta tanto para proyectos de automatización tanto en la industria como en domótica.

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Lanzamos el Ebook de Modbus TCP/IP!

Así de claro: lanzamos Ebook de Modbus TCP/IP, gratuito y para todo el mundo. Tal cual lo lees, desde Opiron hemos decidido lanzar un Ebook para generar valor a nuestros lectores y, sobretodo, entregarles un material que consideramos que será de gran ayuda.

¿Por qué Modbus?

Fácil: Modbus es el protocolo industrial más usado, con una historia probada en la industria de casi 40 años de éxito. Es un protocolo abierto, no es caro y cumple con muchas de las necesidades que se necesitan para sistemas de control. Vamos, que Modbus es un protocolo bueno, bonito y barato.

El protocolo Modbus TCP/IP , cuya arquitectura es cliente – servidor, es el protocolo de comunicaciones más común utilizado en entornos industriales tales sistemas de telecontrol y monitorización para industrias tan diversas como son la de Oil & Gas, infraestructura o energía entre otras. Pero además, al trabajar precisamente sobre la capa TCP/IP, seguirá siendo un protocolo importante en la llamada Internet de las Cosas, ya que podrá aplicarse a redes de telecontrol y sensores.

¿Qué tiene el ebook de Modbus TCP/IP?

El Ebook tiene los siguientes apartados que te permitirán introducirte de forma rápida y eficaz a este protocolo de comunicación:

  • Explicación del protocolo Modbus TCP/IP a nivel técnico
  • Mapa de registros, trama y funciones
  • Explicación del protocolo Modbus TCP/IP a nivel de aplicaciones
  • Historia del protocolo
  • Simuladores sugeridos (gratuitos) para hacer pruebas
  • Demo
  • FAQ y Recursos

¿Lo quieres? Pues no tienes más que suscribirte al blog:

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Este ebook vendrá complementado en los próximos meses por un curso – puedes ver los que tenemos disponibles en este link– que realizaremos sobre protocolos de comunicación industriales, en los que no sólo aparecerá Modbus. ¿Qué protocolo te gustaría aprender? Estaremos encantados de conocer vuestras opiniones. ¡Un abrazo!

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