El protocolo RS-485 permite la comunicación serial a largas distancias de forma robusta. Puede usarse en redes de 2 o 4 cables, siendo la de 4 cables más rápida al permitir transmisión y recepción simultáneas. MODBUS es un protocolo estándar ampliamente usado con RS-485 que funciona bajo un modelo maestro-esclavo, con el maestro controlando la comunicación y los esclavos respondiendo solicitudes.
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El protocolo RS-485 permite la comunicación serial a largas distancias de forma robusta. Puede usarse en redes de 2 o 4 cables, siendo la de 4 cables más rápida al permitir transmisión y recepción simultáneas. MODBUS es un protocolo estándar ampliamente usado con RS-485 que funciona bajo un modelo maestro-esclavo, con el maestro controlando la comunicación y los esclavos respondiendo solicitudes.
El protocolo RS-485 permite la comunicación serial a largas distancias de forma robusta. Puede usarse en redes de 2 o 4 cables, siendo la de 4 cables más rápida al permitir transmisión y recepción simultáneas. MODBUS es un protocolo estándar ampliamente usado con RS-485 que funciona bajo un modelo maestro-esclavo, con el maestro controlando la comunicación y los esclavos respondiendo solicitudes.
El protocolo RS-485 permite la comunicación serial a largas distancias de forma robusta. Puede usarse en redes de 2 o 4 cables, siendo la de 4 cables más rápida al permitir transmisión y recepción simultáneas. MODBUS es un protocolo estándar ampliamente usado con RS-485 que funciona bajo un modelo maestro-esclavo, con el maestro controlando la comunicación y los esclavos respondiendo solicitudes.
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PROTOCOLO RS-485
¿Qué es el protocolo RS-485?
Es un protocolo de comunicación serial, qué a la fecha es un estándar, es
usado como sistema de interconexión entre dispositivos a grandes distancias y funciona en ambientes eléctricamente ruidosos sin problema alguno. Existen dos opciones para crear una red RS-485: • Usando 4 cables, llamada en ingles full-duplex. • Usando 2 cables, llamada half-duplex. Enseguida se detallan cada una de estas opciones.
Comunicación RS-485 a cuatro hilos (full-duplex)
En el artículo anterior se vio que dos dispositivos pueden comunicarse
serialmente usando dos cables, uno llamado receptor (Rx) y otro llamado trasmisor (Tx), pues basta con agregar un dispositivo electrónico llamado transceptor (transceiver) para protocolo RS-485. Este chip es capaz de manejar la recepción y transmisión de datos con los niveles de voltaje requeridos en la especificación que se definió para el protocolo RS-485. Observe la figura, el transceptor se conecta a las terminales Tx y Rx de un dispositivo serial, para así tener lista la conexión RS-485 a 4 hilos, así de simple.
Ese es el hardware necesario para la comunicación RS485 a 4 hilos, el
transmisor y receptor son totalmente independientes, en un instante ambos pueden estar transmitiendo y recibiendo información, por eso es llamado “full-duplex” pues es más rápida este tipo de conexión que su contraparte, la conexión RS-485 a 2 hilos. Comunicación RS-485 a dos hilos (half-duplex) La otra conexión posible es la de dos hilos, en este caso se usa igual un transceptor para RS-485, pero que sea para dos hilos, la diferencia, es que a dos hilos, el transmisor y el receptor nunca están funcionando en el mismo instante, o el dispositivo transmite información o la recibe, pero nunca al mismo tiempo. Este tipo de conexión, es más lenta que usando la conexión RS-485 a 4 hilos, pero solo requerimos de dos simples cables, esa es una ventaja que hay que tener en cuenta, a la hora de diseñar el hardware. La figura siguiente muestra dos dispositivos conectados para funcionar con la especificación RS-485 a dos hilos, observe como es necesaria una línea más de control.
Como se mencionó arriba, la ventaja en modo “half dúplex” es evidente,
requiere solamente dos cables para su conexión, lo que ahorra en cableado, sobre todo si son largas las distancias entre los dispositivos.
O tra ventaja del RS-485
Además de las ventajas mostradas en este articulo, existe otra
característica de la conexión RS-485, la posibilidad de conectar más dispositivos a la misma red, es decir, que puedo conectar a los dos hilos del RS-485 una gran cantidad de dispositivos electrónicos, anteriormente los transceptores, soportaban solamente 32 dispositivos en la misma red, ahora hay chips que soportan muchos más. Generalmente, cuando se conectan en la red varios dispositivos uno de ellos es llamado maestro y los otros esclavos, observe la figura siguiente, muestra la conexión RS-485 de dos hilos con varios esclavos, en la figura por simplicidad no se muestra el transceptor.
MODBUS
Es un protocolo de comunicaciones situado en el nivel 7 del Modelo OSI,
basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor, diseñado en 1979 por Modicon para su gama de controladores lógicos programables (PLCs). Convertido en un protocolo de comunicaciones estándar de facto en la industria es el que goza de mayor disponibilidad para la conexión de dispositivos electrónicos industriales. Las razones por las cuales el uso de Modbus es superior a otros protocolos de comunicaciones son: 1. es público 2. su implementación es fácil y requiere poco desarrollo 3. maneja bloques de datos sin suponer restricciones
Permite el control de una red de dispositivos, por ejemplo un sistema de
medida de temperatura y humedad, y comunicar los resultados a un ordenador. Modbus también se usa para la conexión de un ordenador de supervisión con una unidad remota (RTU) en sistemas de supervisión adquisición de datos (SCADA). Existen versiones del protocolo Modbus para puerto serie y Ethernet (Modbus/TCP). Existen dos variantes, con diferentes representaciones numéricas de los datos y detalles del protocolo ligeramente desiguales. Modbus RTU es una representación binaria compacta de los datos. Modbus ASCII es una representación legible del protocolo pero menos eficiente. Ambas implementaciones del protocolo son serie. El formato RTU finaliza la trama con un suma de control de redundancia cíclica (CRC), mientras que el formato ASCII utiliza una suma de control de redundancia longitudinal (LRC). La versión Modbus/TCP es muy semejante al formato RTU, pero estableciendo la transmisión mediante paquetes TCP/IP (puerto del sistema 502, identificador asa-appl-proto.
MODBUS sobre conexión RS-485
El protocolo MODBUS es un protocolo que usa líneas seriales, por lo que
comúnmente se implementa sobre redes de comunicación RS-485, pero también sobre redes que usan la comunicación serial RS-232, incluso se puede implementar vía TCP/IP sobre una red Ethernet, en SDM se usa la implementación MODBUS sobre una red RS-485 como la que se vio en el articulo pasado.
Modos de Transmisión del MODBUS
Los modos de transmisión definen como se envían los paquetes de datos
entre maestros y esclavos, el protocolo MODBUS define dos principales modos de transmisión: • MODBUS RTU (Remote Terminl Unit). La comunicación entre dispositivos se realiza por medio de datos binarios. Esta es la opción más usada del protocolo y es la que se implemento en nuestras tarjetas. • MODBUS ASCII (American Standard Code for Information Interchange). La comunicación entre dispositivos se hace por medio de caracteres ASCII. Comunicación Maestro-Esclavo en MODBUS El MODBUS siempre funciona con un maestro y uno o más esclavos, siendo el maestro quién controla en todo momento el inicio de la comunicación con los esclavos, que según la especificación pueden ser hasta 247 en una misma red. El esclavo por otro lado se limita a retornar los datos solicitados por el maestro, así de simple es la comunicación usando el MODBUS, el maestro envía los mensajes y el respectivo esclavo los responde. Cada esclavo debe tener una única dirección, así el maestro sabe con quién se debe comunicar. Vea la animación siguiente, observe cómo funciona el envió de mensajes entre el maestro y el esclavo tome en cuenta lo siguiente: • Cada esclavo tiene su propia dirección, que puede ir desde 1 hasta 247. • El maestro siempre inicia la comunicación enviando un paquete de información bien estructurado a todos los esclavos, entre otras muchas cosas en la información se incluye el número del esclavo. • El esclavo elegido responde, enviando lo que se le pide por medio también de un paquete de información bien estructurado. Además recuerde que el MODBUS se realiza sobre una red RS-485, como se observa en la animación, con ello solo se requieren dos cables entre dispositivos como se vio en el anterior articulo.