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PorSatoshi

Mapa de memoria de Modbus

Para comprender el mapa de memoria de Modbus, basta recordar que Modbus es un protocolo desarrollado para PLC’s, y que a estos se les pueden conectar básicamente 4 tipos de instrumentos: de salida digital, de entrada digital, de salida analógica y de entrada analógica, que coinciden con las 4 áreas que describimos a continuación.

Mapa de memoria

Coils 

Las salidas digitales, también llamadas coils en la mayoría de biblografía que podáis encontrar. Cada registro dispone de 1 bit. La región de salidas digitales va de la dirección @1 a @9999. Por lo tanto, esta región del mapa de memoria ocupa 10.000 bits, y cada bit puede representar una salida digital.

Inputs

Las entradas digitales, también llamadas inputs en muchos libros. Cada registro dispone de 1 bit. La región de entradas digitales va en este caso de la dirección @10001 a @19999. Por lo tanto, al igual que en las salidas, el mapa de memoria de las entradas digitales ocupa 10.000 bits, y cada bit representa una entrada digital.

Input Registers

Las entradas analógicas, que podréis identificar como input registers en la mayoría de bibliografía. Cada registro dispone de 16 bit. La región de entradas digitales va en este caso de la dirección @30001-@40000. Por lo tanto, al igual que en las salidas, el mapa de memoria de las entradas digitales ocupa 160.000 bits. ¿Qué por qué ocupan más bits las entradas analógicas que las digitales? Pues porque en las entradas digitales sólo hay dos estados (abierto o cerrado), mientras que las analógicas pueden tener infinitos (2 elevado a 16) valores entre dos valores diferentes.

Holding Registers

Las salidas analógicas, que podréis identificar como holding registers en la mayoría de bibliografía.  Por lo tanto, al igual que en las salidas, el mapa de memoria de las entradas digitales ocupa 160.000 bits.

¿Y dónde están las direcciones @20001- @30000?

Por si no te has dado cuenta mientras ibas leyendo, entre el espacio que comprende las inputs y las holding registers queda un espacio de direcciones indefinido según el estándar Modbus.

Tramas Modbus

El mapa de memoria de Modbus es un reflejo de los instrumentos que podemos conectar a un PLC. Conocer el mapa de memoria nos permitirá optimizar los accesos a memoria de dispositivos externos, optimizar las conexiones y también depurar / diagnosticar problemas más rápidamente. Te recomiendo leer Tramas Modbus para entender cómo se forman los mensajes que envían y reciben los dispositivos en las redes.

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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.

Te presento la serie de entradas sobre Modbus

Empieza hoy mismo a aprender sobre esta tecnología con la Serie Modbus
  1. El desafío de aprender Modbus por si sólo
  2. Redes Modbus
  3. Mapa de memoria Modbus
  4. Tramas Modbus
  5. ¿Es Modbus un protocolo IoT?
  6. ¿Cómo implementar Modbus en Arduino?
  7. Curso de Modbus
  8. 5 Razones para hacer el curso de Modbus
  9. Preguntas frecuentes sobre el curso de Modbus
  10. ¿Puedo probar el curso de Modbus gratis?
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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¿Es Modbus un protocolo IoT?

Normalmente, cuando pensamos en Modbus lo relacionamos con un protocolo relacionado con máquinas y protocolos antiguos, como RS-232, RS-485, etc. Pero nada más lejos de la realidad, éste es uno de los protocolos de comunicación más usados a día de hoy en la industria y no existe ninguna intención o previsión para que vaya a desaparecer en poco tiempo. Por lo tanto la duda es obvia, ¿Está preparado Modbus para el mundo del IoT?

Una revisión del protocolo

Modbus es un protocolo de aplicación, lo que significa que puede implementarse sobre diferentes capas físicas (por eso tenemos encontramos desde versiones Serie hasta versiones TCP, por ejemplo).  La versión TCP, como explicamos en el ebook sobre Modbus TCP / IP que puedes encontrar gratis, es particularmente adaptable a protocolos de red por su arquitectura Cliente / Servidor, por lo que es muy común encontrar este protocolo integrado plenamente en el segundo nivel de la pirámide de automatización. Modbus es un protocolo particularmente popular en la industria y hay básicamente dos razones que así lo explican: por un lado, su probada fiabilidad y por el otro su carácter libre, lo que permite a los fabricantes de dispositivos poder usarlo sin pagar royalties.

Implementación

La implementación de este protocolo en sistemas de control y redes empresariales está muy probada y hay muchos recursos disponibles (tanto de librerías de software como de casos de éxito). Para hacer frente al mundo de nivel del IoT y de la industria 4.0 e IoT, a los protocolos de comunicación se les debe exigir una capa de seguridad nativa contra posibles ataques mal intencionados y Modbus no está concebido de esta manera, cosa que por ejemplo OPC UA sí permite. Sin embargo, a día de hoy en el mercado tenemos Gateways que permiten que Modbus pueda ser integrado al mundo del IoT , como el OPC UA Modbus Server disponible en nuestra tienda, que permite mantener las mismas funcionalidades nativas pero con funcionalidades de seguridad como la encriptación para habilitarlo al mundo del IoT.

Mundos complementarios

Estamos hablando de protocolo fiable, que lleva funcionando desde finales de los años 70, una eternidad en el mundo de la tecnología y que seguirá existiendo por muchos más. Por lo tanto, Modbus y IoT no son mundos incompatibles, sino más bien completamente complementarios. De hecho, tanto es así que existen implementaciones hechas con Modbus para el mundo del IoT, algunas de ellas con las populares placas Arduino.

¿Cómo implementar Modbus en Arduino?

Te recomiendo leer ¿Cómo implementar Modbus en Arduino? En Opiron somos expertos en desarrollo de arquitecturas industriales así que si necesita llevar datos Modbus a alguna plataforma, ¿Por qué no prueba a contactarnos? 😉

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