Utilidad #

El trabajo con Modbus RTU exige tener un Cliente o Maestro y un Servidor o Esclavo. La frecuencia de intercambio de datos está marcada por el Cliente. El servidor solo proporciona datos o lee datos cuando el cliente se los pide o proporciona. Este intercambio de datos se realiza a través de canales con direcciones únicas que tienen que conocer tanto el Cliente como el Servidor. En microLSB se puede configurar un Esp32 como Servidor.

Una de las posibilidades que ofrece esta modalidad de trabajo es la de usar un microcontrolador como periferia distribuida. Si se conecta con Codesys o TIA Portal, entre otros entornos de programación industrial con runtime para Windows o simulador, se pueden realizar automatizaciones en estos software y visualizar el resultado de las mismas físicamente a través del microcontrolador, que se convierte en los sentidos, brazos y piernas del PC. Es un proceso cada vez mas utilizado, no solo a nivel educativo: Un PC trabajando como SoftPLC, es decir, se convierte el ordenador a nivel de software en un PLC, y se le añade por Modbus RTU comunicación con el microcontrolador, que pasa a ser el Hardware de nuestro PLC «virtual».

Modbus RTU en microLSB #

En microLSB se puede crear de cero una lista de canales de muy diversas características (principalmente en cuanto al tipo de datos que pueden transmitir), para realizar una comunicación Modbus RTU personalizada. Sin embargo, para agilizar el proceso, se facilitan una serie de bloques que contienen una propuesta de comunicación preestablecida. Esto significa que para conectar nuestro microcontrolador con un Cliente, debemos configurar dicho Cliente con los mismos canales y en las mismas direcciones ya establecidas en los bloques predefinidos en microLSB.

En el apartado Modbus RTU / Preconfigurado se encuentran los bloques para trabajar con esta modalidad.

Los canales preconfigurados hasta la fecha de elaboración de este manual son 32, que incluyen entradas y salidas digitales y analógicas, PWM, cuatro canales más para envío de medidas de sensores y otros datos, y otros cuatro para enviar órdenes a actuadores o transferir otro tipo de datos.

La configuración de los pines como entradas o salidas digitales, analógicas y PWM se hace con el siguiente bloque único:

Cada pin tiene un desplegable en el que se puede seleccionar la función que se le asigna a ese pin. Si se deja la opción ND (No Determinado), ese pin no tendrá ningún uso.

Cada Servidor tiene que tener una dirección única. En este caso se configura en la parte superior del bloque. La que aparece por defecto, que también es la que se establece por defecto en los diferentes Clientes que se facilitan, es la número 8.

En el siguiente enlaces se encuentra la información y los recursos necesarios para cargar un programa desde microLSB en un microcontrolador:

• https://didactronica.microlsb.es/docs/simular-o-cargar-en-una-placa#1-toc-title

En este ejemplo se realiza la siguiente configuración:

• Entradas digitales: GPIO2 y GPIO12
• Salida digital: GPIO 15

Si se desean intercambiar otro tipo de datos, se pueden usar los bloques de escribir y leer:

• Enviar datos (4 canales):

Ejemplo de envío de temperatura leída con el sensor ds18b20 conectado al GPIO 14:

• Lectura de datos (4 canales):

Ejemplo de control de un servo:

El programa ejemplo completo, quedaría de la siguiente forma:

La comunicación Modbus RTU es compatible con otras comunicaciones también disponibles, como Wifi por MQTT, que se mostrará en ejemplos mas avanzados.

Pinout de modelos Esp32 #

La distribución de pines presentada en las tablas anteriores, se puede ver sobre la placa Microdesys Esp32 a continuación. Sin embargo, es posible utilizar cualquier otra placa basada en el chip Esp32.

Lo presentamos también en la misma dirección en la que está preparado el bloque, pero volvemos a destacar que se puede usar un Esp32 genérico:

Direcciones Modbus RTU preconfiguradas #

La lista de canales, junto con sus direcciones y usos, se indican a continuación por funcionalidad del GPIO.

GPIO	Tipo de canal	Dirección Modbus	Offset	Tamaño	Decimal	Bit	Nombre	Dir. Memoria
26	3	40001	0	bit	1	0	entradasDig	I0.0
33	3	40001	0	bit	2	1	entradasDig	I0.1
32	3	40001	0	bit	4	2	entradasDig	I0.2
13	3	40001	0	bit	8	3	entradasDig	I0.3
25	3	40001	0	bit	16	4	entradasDig	I0.4
14	3	40001	0	bit	32	5	entradasDig	I0.5
27	3	40001	0	bit	64	6	entradasDig	I0.6
4	3	40001	0	bit	128	7	entradasDig	I0.7
16	3	40001	0	bit	256	8	entradasDig	I1.0
17	3	40001	0	bit	512	9	entradasDig	I1.1
5	3	40001	0	bit	1024	10	entradasDig	I1.2
23	3	40001	0	bit	2048	11	entradasDig	I1.3
19	3	40001	0	bit	4096	12	entradasDig	I1.4
18	3	40001	0	bit	8192	13	entradasDig	I1.5
36	3	40002	1	bit	1	0	entradasDig_1	I2.0
39	3	40002	1	bit	2	1	entradasDig_1	I2.1
34	3	40002	1	bit	4	2	entradasDig_1	I2.2
35	3	40002	1	bit	8	3	entradasDig_1	I2.3
21	3	40002	1	bit	16	4	entradasDig_1	I2.4
22	3	40002	1	bit	32	5	entradasDig_1	I2.5
2	3	40002	1	bit	64	6	entradasDig_1	I2.6
12	3	40002	1	bit	128	7	entradasDig_1	I2.7
15

• Salidas digitales

GPIO	Tipo de canal	Dirección Modbus	Offset	Tamaño	Decimal	Bit	Nombre	Dir. Memoria
26	16	40003	2	bit	1	0	salidasDig	Q0.0
33	16	40003	2	bit	2	1	salidasDig	Q0.1
32	16	40003	2	bit	4	2	salidasDig	Q0.2
13	16	40003	2	bit	8	3	salidasDig	Q0.3
25	16	40003	2	bit	16	4	salidasDig	Q0.4
14	16	40003	2	bit	32	5	salidasDig	Q0.5
27	16	40003	2	bit	64	6	salidasDig	Q0.6
4	16	40003	2	bit	128	7	salidasDig	Q0.7
16	16	40003	2	bit	256	8	salidasDig	Q1.8
17	16	40003	2	bit	512	9	salidasDig	Q1.9
5	16	40003	2	bit	1024	10	salidasDig	Q1.10
23	16	40003	2	bit	2048	11	salidasDig	Q1.11
19	16	40003	2	bit	4096	12	salidasDig	Q1.12
18	16	40003	2	bit	8192	13	salidasDig	Q1.13
36
39
34
35
21	16	40004	3	bit	1	0	salidasDig_1	Q2.0
22	16	40004	3	bit	2	1	salidasDig_1	Q2.1
2	16	40004
12	16	40004
15	16	40004	3	bit	4	2	salidasDig_1	Q2.2

• Entradas analógicas (Resolución 10bits)

GPIO	Tipo de canal	Dirección Modbus	Offset	Tamaño	Nombre	Dir. Memoria
33	3	40006	5	WORD	AI33	IW3
32	3	40005	4	WORD	AI32	IW2
36	3	40007	6	WORD	AI36	IW4
39	3	40008	7	WORD	AI39	IW5
34	3	40009	8	WORD	AI34	IW6
35	3	40010	9	WORD	AI35	IW7

• Salidas PWM (Resolución 8 bits)

GPIO	Tipo de canal	Dirección Modbus	Offset	Tamaño	Nombre	Dir. Memoria
26	16	400011	10	WORD	PWM26	QW2
33	16	400012	11	WORD	PWM33	QW3
32	16	400013	12	WORD	PWM32	QW4
13	16	400014	13	WORD	PWM13	QW5
25	16	400015	14	WORD	PWM25	QW6
14	16	400016	15	WORD	PWM14	QW7
27	16	400017	16	WORD	PWM27	QW8
4	16	400018	17	WORD	PWM4	QW9
16	16	400019	18	WORD	PWM16	QW10
17	16	400020	19	WORD	PWM17	QW11
5	16	400021	20	WORD	PWM5	QW12
23	16	400022	21	WORD	PWM23	QW13
19	16	400023	22	WORD	PWM19	QW14
18	16	400024	23	WORD	PWM18	QW15
15	16	400025	24	WORD	PWM15	QW16

• Direcciones de envío de datos (sensores, lecturas Wifi, etc.)

GPIO	Tipo de canal	Dirección Modbus	Offset	Tamaño	Nombre	Dir. Memoria
S1	3	400026	25	WORD	SENSOR1	IW8
S2	3	400027	26	WORD	SENSOR1	IW9
S3	3	400028	27	WORD	SENSOR1	IW10
S4	3	400029	28	WORD	SENSOR1	IW11

• Direcciones de lectura de datos (actuadores, lecturas Wifi, etc.)

GPIO	Tipo de canal	Dirección Modbus	Offset	Tamaño	Nombre	Dir. Memoria
AC1	6	400030	29	WORD	ACTUADOR1	QW17
AC2	6	400031	30	WORD	ACTUADOR2	QW18
AC3	6	400032	31	WORD	ACTUADOR3	QW19
AC4	6	400033	32	WORD	ACTUADOR4	QW20

Tutorial en vídeo del proceso #

Software industrial como Cliente Modbus RTU #

Trabajar con Modbus RTU como Cliente permite usar un microcontrolador como Periférico del PC, que puede estar actuando como SoftPLC. Por ejemplo, codesys tiene un runtime para Windows con una versión demo funcional de 2 horas que permite realizar este tipo de trabajos de forma gratuita. Con PLCSim de TIA Portal, puedes llevar a cabo un proceso similar desde su entorno.

En este apartado tienes toda la información para llevar a cabo este modo de trabajo en forma de artículo.