reComputer R1000 con Node Red y Modbus TCP

Introducción

Modbus es un protocolo de comunicación ampliamente utilizado en entornos industriales, conocido por su simplicidad y robustez. Modbus RTU (Unidad Terminal Remota) es un protocolo de comunicación serie que opera sobre capas físicas RS-232 o RS-485. Utiliza una representación binaria compacta de los datos, haciéndolo eficiente para la transmisión a largas distancias y en entornos ruidosos. Modbus TCP, por otro lado, extiende el protocolo a redes Ethernet, encapsulando tramas Modbus dentro de paquetes TCP/IP. Esto permite velocidades de comunicación más rápidas y la integración de Modbus con la infraestructura de TI moderna. Ambas versiones son favorecidas en entornos industriales debido a su confiabilidad, facilidad de implementación, y capacidad para facilitar la comunicación entre una amplia variedad de dispositivos y sistemas, como PLCs, sensores, y sistemas SCADA.

Comenzando

Antes de iniciar este proyecto, es posible que necesites preparar tu hardware y software con anticipación como se describe aquí.

Preparación del Hardware

reComputer R1000
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Dispositivos compatibles con Modbus

El reComputer R1000 es compatible con la comunicación Modbus con varios dispositivos, incluyendo PLCs, VFDs, HMIs, medidores de energía y sistemas BMS. Para este caso, se utilizará el PLC Siemens LOGO, que es compatible con los protocolos Modbus TCP/IP.

Preparación del software

El reComputer R1000 llega a tus manos con Raspberry Pi OS preinstalado. Si estás iniciando este dispositivo por primera vez, por favor lee nuestra Wiki de Primeros pasos. Hemos preparado una Guía de primeros pasos sobre Node-RED. Se recomienda que revises esta guía antes de proceder con la wiki.

Configurar ajustes de Ethernet para Modbus TCP/IP

Dado que el dominio IP de tu PLC/Dispositivo es diferente de tu configuración inalámbrica, es posible que tengas que cambiar la configuración IP manualmente. Para eso,

• Paso 01: Ejecuta el siguiente comando si estás ejecutando Bullseye:

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

• Paso 02: Luego configure los ajustes del puerto Ethernet según el dominio de red de su PLC/Dispositivo y establezca prioridades usando el comando metric. La métrica más baja tiene la prioridad más alta.

• Paso 01: Si está ejecutando Bookworm OS, puede usar la GUI para hacer clic en el icono de red. Bajo las opciones avanzadas, elija "Edit Connections."

• Paso 02: Elija "Wired Connection 2" (ETH 1) y agregue la dirección, máscara de red y puerta de enlace bajo la configuración IPv4.

Instalar el nodo Modbus

Para instalar el nodo Modbus, siga estos pasos:

Paso 1. Haga clic en el botón Configuración, indicado por un icono de tres rayas, ubicado en la esquina superior derecha, luego seleccione Manage palette.

Paso 2. En la pestaña de paleta, navegue a la pestaña Install.

Paso 3. Use la barra de búsqueda de nodos para encontrar el nodo Modbus deseado.

Paso 4. Haga clic en el botón Install junto al nodo.

Paso 5. Si se le solicita, haga clic en el botón Install de la ventana de advertencia desplegable para confirmar la instalación.

Paso 6. Espere a que se complete el proceso de instalación. Una vez terminado, el botón Install debería cambiar a Installed.

Identificación de Direcciones Modbus

Identificar las direcciones Modbus correctas es un paso crucial. Se recomienda consultar la hoja de datos del fabricante del PLC o dispositivo para obtener información detallada sobre las direcciones Modbus, incluyendo registros de entrada, salida y retención.

Basándose en esta información, puede ajustar la dirección Modbus en la configuración de etiquetas. Por ejemplo, si la hoja de datos lista la bobina de salida Q1 como 8193, debe configurar la dirección como 8192 en Node-RED (decrementando en uno de la dirección original). De manera similar, si una entrada de red está listada como 1 y es de tipo bobina, la dirección debe establecerse en 0 en Node-RED.

Configuración del Nodo Modbus-Write

Paso 1. Arrastre y suelte el nodo Modbus-Write en el espacio de trabajo, luego haga doble clic en el nodo para abrir su configuración.

Paso 2. En la pestaña Server, edítela para agregar su dispositivo ingresando los siguientes detalles:

• Name: Nombre del Servidor
• Type: TCP
• Host: Dirección IP del servidor Modbus
• Port: Dirección de puerto del servidor Modbus (típicamente 502)
• Unit-Id: 255 (Unit-ID se usa para identificar dispositivos individuales dentro de una red Modbus, especialmente cuando múltiples dispositivos comparten la misma línea de comunicación)

Paso 3. Asigne a su nodo un nombre apropiado, por ejemplo, "Network IP 1". Para esta demostración, está controlando una entrada de red en el programa PLC.

Paso 4. Configure la opción FC a FC 5: Force Single Coil.

Paso 5. Configure la dirección a 0 (ya que estamos direccionando la entrada 0).

Paso 6. Usando el nodo inject, podemos inyectar valores booleanos. Aquí, usaremos un par de nodos inject para ese propósito.

Los pasos generales se pueden demostrar de la siguiente manera

Configurando el Nodo Modbus-Read

Paso 1. Arrastra y suelta el nodo Modbus-Read en el flujo. Puedes encontrar este nodo en la pestaña Modbus de tu paleta.

Paso 2. Haz doble clic en el nodo Modbus-Read para abrir su configuración.

Paso 3. Configura las siguientes opciones:

• Name: Dale un nombre apropiado, como "ReadOutputs".
• FC value: Cambia el valor FC a FC 5: Read Coil Status.
• Address: Establece la dirección en 8192 (según la hoja de datos del fabricante).
• Quantity: Establece la cantidad en 4, En este caso, hay 4 salidas digitales.
• Poll Rate: Cambia la tasa de sondeo a algo adecuado para las necesidades de tu aplicación.
• Server: Establece el servidor en "MyPLC" (configurado en el ejemplo anterior).

Configurando el Nodo Modbus-Response

El nodo Modbus-Response se utiliza para mostrar la respuesta de un nodo Modbus Read/Write.

Paso 1. Arrastra y suelta el nodo Modbus-Response en el flujo.

Paso 2. Conecta con el Nodo Modbus Read. La respuesta mostrará un array de números bajo tu nodo Modbus-Response. Estos números representan el conteo de cada salida digital.

Paso 3. Arrastra y Suelta el Nodo Debug para propósitos de inspección. Luego conecta con el Nodo Modbus Read.

Siguiendo estos pasos, puedes leer y mostrar los valores de registros/bobinas de tu dispositivo Modbus TCP de manera efectiva

Los pasos generales se pueden demostrar de la siguiente manera.

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