Modbus RTU sobre RS-485 conecta contadores, variadores y controladores con un maestro mediante un único bus troncal de par trenzado. La puesta en marcha comprueba el bus físico, los ajustes de comunicación serie, la identidad de cada dispositivo, el significado de todos los registros leídos, el tiempo de sondeo y la respuesta del sistema cuando un dispositivo deja de contestar. Esta guía sigue ese orden y termina con un acta de aceptación. Para equipos conectados a una red en lugar de a un bus serie, la guía sobre Modbus TCP y RTU explica las diferencias.
Descargar el acta de aceptación (.txt, en inglés). Puede imprimirla o cumplimentarla en la instalación.
Registrar las características de cada dispositivo
Para cada dispositivo, registre el modelo y firmware exactos, el identificador de unidad (dirección de estación), la velocidad en baudios, la paridad, los bits de datos y los bits de parada. Todos los dispositivos de un mismo bus utilizan los mismos ajustes de comunicación serie.
Para cada punto necesario, registre el tipo de objeto, el código de función, el desplazamiento de base cero del protocolo, el número de referencia tal como aparece en el manual, la cantidad de registros, el tipo de dato, el orden de bytes y palabras, la escala, la unidad, el permiso de lectura o escritura y el rango esperado.
Los manuales expresan las direcciones de los registros mediante distintas convenciones. 40001 en la notación clásica corresponde al desplazamiento 0 de un registro de retención, que se lee con el código de función 03:
El conversor de direcciones Modbus muestra el tipo de objeto y cada convención para detectar un desplazamiento de un registro antes de incorporarlo al mapa de puntos.
Cablear el bus RS-485
La guía de la línea serie Modbus describe un solo bus troncal con los dispositivos conectados a lo largo de él, una terminación en cada extremo, polarización (bias) en un punto y un conductor común. La guía de cableado RS-485 explica cada regla, y la guía de RS-485 frente a Modbus distingue la capa eléctrica del protocolo.
Compruebe:
- el modo de dos o cuatro hilos y los nombres de los terminales en cada dispositivo (los fabricantes utilizan A/B, D+/D− o 485+/485− y pueden invertir las letras);
- un único bus troncal continuo, con derivaciones cortas y sin ramificaciones en estrella;
- una terminación en cada extremo del bus troncal, y solo allí;
- una fuente de polarización, cuando la red la necesite; muchos maestros y algunos dispositivos disponen de polarización conmutable;
- el conductor común, la pantalla y la puesta a tierra conforme al diseño del proyecto;
- los repetidores y aisladores, y su ubicación.
El comprobador de terminación y polarización RS-485 detecta contradicciones en la topología, como tres terminaciones o polarización en dos puntos. Las instrucciones de los dispositivos determinan si la terminación y la polarización están integradas, son conmutables o requieren componentes externos.
Añadir los dispositivos uno a uno
Empiece con un tramo corto de funcionamiento conocido y un solo dispositivo. Confirme los ajustes de comunicación serie y lea un valor sencillo documentado. Después, añada los demás dispositivos uno a uno y mantenga una lista de estaciones. Si dos dispositivos tienen el mismo identificador de unidad, ambos responden a la misma petición y sus respuestas se corrompen mutuamente, lo que parece una avería intermitente.
Para contadores habituales, los mapas de registros Modbus del Directorio de dispositivos muestran cada dirección en decimal y hexadecimal junto con su código de función, formato de datos, escala y orden de palabras, según el documento del protocolo del fabricante.
Una respuesta de excepción aporta información útil: el dispositivo recibió la petición y la rechazó. El código 02 (dirección de datos no válida) suele indicar un desplazamiento o una cantidad de registros incorrectos; la ausencia de respuesta apunta al cableado, los ajustes serie o el identificador de unidad. La referencia de funciones y excepciones Modbus enumera todos los códigos.
Para comprobar manualmente una petición, calcule su CRC. Esta petición lee tres registros de retención de la unidad 17 (0x11), a partir del desplazamiento 107 (0x6B):
Decodificar valores: ejemplo práctico
Dos registros de 16 bits pueden contener un float de 32 bits, un entero de 32 bits o dos valores independientes. El mapa de registros define el tipo de dato y el orden de palabras y bytes. Capture las palabras originales de un valor estable y decodifíquelas manualmente antes de configurar el resto del dispositivo.
Por ejemplo, las palabras 436A 0000, interpretadas como float de 32 bits con la palabra y el byte más significativos primero, dan 234,0: una tensión de fase plausible.
Compare el valor decodificado con la pantalla del dispositivo. Un orden de palabras incorrecto también puede dar una cifra pequeña y plausible, por lo que la coincidencia con la pantalla es la prueba. Conserve el vector original junto con la configuración para detectar posteriormente un cambio de firmware o de mapa. La guía de mapas de registros explica en detalle las convenciones de dirección, los tipos de datos, el orden de palabras y las escalas.
Ajustes de sondeo y espera
El tiempo de transmisión de una trama depende de la velocidad en baudios y del formato de los caracteres. El ciclo de sondeo también depende del tiempo de respuesta de cada dispositivo, de la pausa entre peticiones, de la política de reintentos y de la cantidad y tamaño de las peticiones.
A 9600 baudios, con paridad par y un bit de parada, una petición de 8 bytes, una respuesta de 25 bytes, 5 ms de demora de respuesta y diez dispositivos, un ciclo completo tarda unos 470 ms:
Tome el cálculo como límite inferior y mida los dispositivos reales. Registre el tiempo de respuesta más lento observado durante el funcionamiento normal, no solo en una prueba sin carga. Un sondeo más rápido de lo que permite el bus produce tiempos de espera agotados, no más datos. La guía de sondeo y reintentos muestra el coste de un dispositivo desconectado en cada ciclo, y la guía de diagnóstico distingue los tiempos de espera agotados, las excepciones y los valores incorrectos.
Calidad de los datos
La aplicación receptora debe distinguir un valor reciente de uno almacenado en caché, con tiempo de espera agotado, con excepción, fuera de rango u obsoleto. Defina:
- la marca temporal de adquisición y, cuando el dispositivo la incluya, la marca temporal de origen;
- la antigüedad máxima aceptable de un valor;
- los umbrales de reintento y desconexión;
- si se sigue mostrando el último valor y cómo se identifica;
- el tratamiento de reinicios y desbordamientos de contadores;
- el comportamiento de las reglas posteriores cuando un valor no es válido.
Acta de aceptación
Conserve un acta para cada bus. La plantilla descargable incluye:
| Campo | Ejemplo |
|---|---|
| Maestro, modelo y firmware | Interfaz ZMB |
| Ajustes serie | 9600 baudios, 8 bits de datos, paridad par, 1 bit de parada |
| Topología | Bus en cadena, 120 Ω en el maestro y la unidad 3, polarización en el maestro |
| Lista de dispositivos | Identificadores de unidad del 1 al 3, modelos y firmware registrados |
| Vector original para cada tipo de dato | 436A 0000 = 234,0 V, coincide con la pantalla |
| Ciclo de sondeo, calculado y medido | 470 ms calculados, 520 ms medidos |
| Pruebas de fallo | Un dispositivo desconectado: los demás siguen sondeándose y el valor se marca como obsoleto |
| Nombre y fecha |
Repita las pruebas después de cualquier cambio de firmware, mapa de registros, topología, ajustes de comunicación serie o sondeo. Para completar el diseño, continúe con la guía de integración de contadores en un BMS o SCADA, consulte los dispositivos Modbus con mapas de registros documentados o configure un sistema a partir de la lista de dispositivos.