El protocolo Modbus es una estructura de mensajería desarrollada por Modicon. Se utiliza para establecer una comunicación maestro-esclavo/cliente-servidor entre dispositivos. Modbus tiene muchas opciones de protocolo. Pero los dos más utilizados son Modbus RTU (Remote Terminal Unit), protocolo serie (RS-232 o RS-485) o Modbus (TCP/IP) Protocolo de Control de Transmisión y protocolo de Internet. ¿Cuál es la diferencia entre ambos? Aunque ambos protocolos son similares, el coste y la velocidad los diferencian.
Modicon introdujo el protocolo Modbus en el mercado en 1979. El modo Modbus RTU es la implementación más común, pero Modbus TCP/IP está ganando popularidad y se prepara para superarlo. Para llevar Modbus al siglo XXI, en 1999 se desarrolló la especificación abierta Modbus TCP/IP. Modbus es un estándar abierto y un protocolo de red muy utilizado en entornos de fabricación industrial. Se trata de un enlace universal que cientos de proveedores han implementado e integrado en miles de dispositivos de fabricación diferentes para transferir E/S discretas/analógicas y datos de registro entre dispositivos de control. La comunicación MODBUS siempre se inicia desde el nodo maestro al nodo esclavo. Los nodos esclavos no se comunicarán entre sí y no transmitirán datos antes de recibir una solicitud del nodo maestro.
Bobinas a partir de 00001, correspondientes a salidas binarias on/off, como relés.
Bits de entrada a partir de 10001, correspondientes a la entrada binaria (sólo lectura).
Los registros de entrada, empezando por 30001, corresponden a entradas analógicas (sólo lectura).
Los registros de retención, que comienzan en 40001, corresponden a parámetros de simulación que pueden modificarse.
En cambio, el modo Modbus RTU es la implementación más común, ya que utiliza codificación binaria y comprobación de errores CRC. El protocolo RTU es un protocolo binario eficiente en el que cada octeto del mensaje contiene dos caracteres hexadecimales de cuatro dígitos. Cada mensaje debe enviarse en un flujo continuo. El formato de cada octeto (11 bits) en modo RTU es: Sistema de codificación: binario de 8 bits, bits por byte: 1 bit de inicio, 8 bits de datos, el bit menos significativo se envía primero, 1 bit se utiliza para paridad Hecho, 1 bit de parada. Los paquetes MODBUS RTU sólo se utilizan para enviar datos. No tienen la funcionalidad de enviar parámetros como nombres de puntos, resolución, unidades, etc. Las direcciones de nodo MODBUS RTU estándar son 1-254, con 0 reservado para mensajes de difusión y sólo para escrituras. MODBUS en sistemas de línea serie puede utilizar diferentes interfaces físicas (RS485, RS232). La interfaz de dos hilos TIA/EIA-485 (RS485) es la más común. Como opción adicional, también se puede implementar una interfaz RS485 de cuatro hilos. La configuración RS485-MODBUS sin repetidores tiene un cable de relé a través del cual los dispositivos se conectan directamente (en cadena). Los cables troncales (también llamados "buses") varían en longitud, pero deben conectarse a terminaciones de línea en ambos extremos. También pueden utilizarse repetidores entre varios RS485-MODBUS. La longitud del cable troncal debe ser limitada. La longitud máxima depende de la velocidad en baudios, del cable (calibre, capacitancia o impedancia característica), del número de cargas en la conexión en cadena y de la configuración de la red (2 o 4 hilos). Las longitudes de cable típicas para esta conexión de bus son de hasta 1000 m y la velocidad en baudios típica es de 9600 bps. Buena selección de cables, al menos de calibre 22,
Modbus TCP/IP es simplemente el protocolo Modbus RTU con una interfaz TCP que se ejecuta a través de Ethernet. Con Ethernet, se combina una red física global universal y escalable (Ethernet) con un estándar de red común (TCP/IP) y la representación de datos Modbus independiente del proveedor. Este protocolo proporciona una red verdaderamente abierta y accesible que permite intercambiar bloques de datos binarios entre dispositivos. Para cualquier dispositivo que admita sockets TCP/IP, existen conmutadores y cables disponibles para cada dispositivo, lo que simplifica la implementación. Sigue siendo totalmente compatible con cualquier infraestructura Ethernet que los clientes puedan tener instalada.
Ethernet es, por supuesto, mucho más rápido y un poco más fácil de solucionar problemas. Sin embargo, es probable que no desee utilizar Ethernet para las comunicaciones Modbus. Probablemente sea demasiado rápido. TCP/IP es un protocolo de transporte común en Internet y es un conjunto de protocolos en capas que proporcionan un mecanismo fiable de transferencia de datos entre máquinas. Ethernet se ha convertido en un estándar para muchos sistemas, por lo que no es de extrañar que también se haya convertido en uno de los estándares para las redes de fábricas. Dado que la tecnología Ethernet existe desde hace muchos años, ha evolucionado hasta tal punto que el coste de implantación de esta solución de red se ha vuelto asequible.
Los dispositivos Ethernet serán más rápidos, pero con muchos dispositivos Modbus, la velocidad no es del todo necesaria. Todos esos sensores de nivel, sensores de temperatura, caudalímetros y otros transmisores no necesitan informar de los datos muy rápidamente. Es necesario reportar los datos cada pocos segundos. El rendimiento no es una buena razón para utilizar RTU en Ethernet. La diferencia más básica entre MODBUS RTU y MODBUS TCP/IP es que MODBUS TCP/IP opera en la capa física de Ethernet, mientras que Modbus RTU es un protocolo de nivel serie. Modbus TCP/IP también utiliza una cabecera de 6 bytes para permitir el enrutamiento. Hay muchos problemas cuando se intenta hacer funcionar una red RS485. En comparación con los dispositivos Ethernet, tienes que lidiar con problemas de terminación de cable, problemas de terminación de red, y muchos más problemas de configuración. Pero en general, ¿utilizaría un dispositivo Modbus RTU en lugar de Modbus TCP? Modbus TCP/IP no es más que un protocolo Modbus RTU con una interfaz TCP que se ejecuta a través de Ethernet. Así que si desea obtener sus datos rápidamente y quiere entrar en el siglo 21, Modbus TCP/IP es el camino a seguir.