ModBUS, el protocolo Bueno, Bonito, Barato

ModBUS - Introducción1.1.- Introducción al Modbus

Modbus es un protocolo de comunicación serie desarrollado y publicado por Modicon en 1979. En su origen el uso de Modbus estaba orientado exclusivamente al mundo de los controladores lógicos programables o PLCs de Modicon. No hace falta más que echar un vistazo al mercado industrial actual para darse cuenta que, a día de hoy, el protocolo Modbus es el protocolo de comunicaciones más común utilizado en entornos industriales, sistemas de telecontrol y monitorización. Lo que implica de forma implícita que: tanto a nivel local como a nivel de red, en su versión TCP/IP, seguirá siendo uno de los protocolos de referencia en las llamadas Smart Grids, redes de sensores, telecontrol y un largo etc de sistemas de información que ya empiezan a asomar la cabeza en nuestro día a día.

El objeto del protocolo Modbus es bien sencillo: La transmisión de información entre distintos equipos electrónicos conectados a un mismo bus. Existiendo en dicho bus un solo dispositivo maestro (Master) y varios equipos esclavos (Slaves) conectados.

En su origen estaba orientado a una conectividad a través de líneas serie como pueden ser RS-232 o RS-485, pero con el paso del tiempo han aparecido variantes como la Modbus TCP, que permite el encapsulamiento del Modbus serie en tramas Ethernet TCP/IP de forma sencilla. Esto sucede porque desde un punto de vista de la torre OSI, el protocolo Modbus se ubica en la capa de aplicación.

El hecho que se haya extendido su uso hasta convertirse en el protocolo más estandarizado en el sector industrial se debe a varias razones diferenciales respecto a otros protocolos:

  • El estándar Modbus es público, lo que permite a los fabricantes desarrollar dispositivos tanto Master como Slave sin royalties aplicados al protocolo. Este hecho facilita el acceso a la información y estructura del protocolo que, además, es muy básica pero funcional para su objetivo.
  • Desde un punto de vista técnico, su implementación es muy sencilla y en consecuencia el tiempo de desarrollo se acorta considerablemente respecto a otros protocolos en los que se complica la estructura de las tramas y en consecuencia el acceso a los datos que no están almacenados en estructuras complejas.
  • La transmisión de información no está comprometida a ningún tipo de datos. Lo que implica cierta flexibilidad a la hora del intercambio de información. Que quiere decir esto? Para expresarlo de forma más clara, si se transmite un dato de 16bits de información su representación no está sujeta a ninguna restricción, por lo que puede tratarse de un dato tipo Word con signo, un entero sin signo de 16bits o la parte alta de una representación tipo Float de 32bits, etc.La representación del valor vendrá definida por la especificación que el fabricante dé del dispositivo, lo que permite la representación de un amplio rango de valores.

1.2.- Funcionamiento y elementos de una red ModBUS

El funcionamiento tiene una base muy sencilla: El Master pregunta y los Slaves responden o actúan en función de lo que este diga.

Un dispositivo conectado al bus ejerce de maestro solicitando información del resto de dispositivos conectados que ejercen como esclavos y son quienes suministran la información al primero. Según el estándar Modbus y dada su implementación, en una red Modbus habrá un Master y hasta un máximo de 247 dispositivos Slaves. Esta limitación está determinada por el simple hecho que en una trama Modbus la dirección del esclavo se representa con un solo Byte, existiendo algunas direcciones reservadas para propósitos específicos como broadcast, etc. Todo a su tiempo.

Lo dicho, en una red Modbus todos los dispositivos esclavos deben tener una dirección asignada que debe estar comprendida entre la 1 y la 247.Desde un punto de vista práctico, no pueden co-existir dos dispositivos esclavos con la misma dirección Modbus. Dentro de la trama Modbus RTU, la dirección del esclavo corresponde al primer byte. En una red Modbus el Master no sólo puede ejercer la función de recompilar información de los esclavos mediante preguntas, sino que puede interactuar con ellos o alterar su estado, pudiendo escribir además de leer información en cualquiera de ellos.

Con el paso de los años y según la evolución de las redes de comunicaciones entre dispositivos electrónicos, así como de la conectividad entre dispositivos, han ido apareciendo variantes del protocolo Modbus que estaba pensado en su inicio para redes implementadas sobre líneas serie. La evolución más utilizada/conocida es la que se conoce como Modbus TCP, una “versión” del protocolo Modbus que permite la implementación de este protocolo sobre redes Ethernet i, en consecuencia, aumenta el grado de conectividad. Está “versión” del protocolo encapsula la trama base del protocolo Modbus en la capa de aplicación TCP/IP de forma sencilla. Con un poco de tiempo colgaré la estrucura a nivel de byte de las tramas Modbus RTU y Mobus TCP.

La especificación oficial de ModBUS se puede encontrar en www.modbus-ida.org.

En breve más información sobre ModBUS, su estructura y sus variantes.

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3 Comments » for ModBUS, el protocolo Bueno, Bonito, Barato
  1. jhon portela dice:

    buen dia he estado siguiendo los comentarios del protocolo modbus y quisiera por favor que me facilite informacion mas detallada del protocolo al igual de un simulador para aprender mas de este protocolo de comunicacacion.
    gracias

  2. robert dice:

    Buenos días, he instalado una bomba de calor astralpool heat II, que tiene incluido el sistema MODBUS, con una terminal de 3 puntos de conexion A, B, y Común; necesitamos controlar su funcionamiento a traves de una aplicacion en el móvil o una tablet, ¿es posible y cuales serían las instrucciones a seguir?

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