Protocolo Comunicacion Modbus-ethernet

Comunicaciones industriales

Modbus Ethernet

Protocolos y capas : modelo OSI

El modelo OSI usa 7 capas para jerarquizar los principales elementos de una red de comunicaciones

Podemos entender las comunicaciones como una estructura repartida en distintas capas. Cada capa o nivel tiene un propsito concreto: Elaborar los datos, empaquetarlos y transportarlos.

COMUNICACIONESCOMUNICACIONES

AplicacinCapas para el

Proceso de Datos

comunicaciones

Transporte

Sesin

Presentacin

Capas para la transmisin

Enlace

Medio fsico

Red

Transporte

Protocolos y capas : modelo OSICOMUNICACIONESCOMUNICACIONES

Soluciones especficas adecuadas a cada necesidad

Aplicacin

Sistema de acceso al medioCoordinacin de equipos para escribir en la red de forma secuencial.

Definicin de unos mensajes y datos especficos para resolver cada tarea.

Medio fsico

Enlace Mecanismos de conexin fsica

Medio de transmisin, tecnologas de transmisin, conectores, velocidades, etc.

MODBUS y el modelo OSIMODBUS y el modelo OSIMODBUS ES UN PROTOCOLO DE APLICACIN

Aplicacin Soluciones especficas adecuadas a cada necesidad

Capa 7

Modelo OSIDefinicin de unos mensajes y datos especficos para resolver cada tarea.

Usado en

varios medios

Unin Serie

Master/Slave

RS232, RS485

Modbus Plus

Token ring

Modbus

Ethernet TCP/IP

Y otras uniones: fibra, infrarojos,radio, wi-fi, etc

MODBUS SERIE

Peticin

A qu velocidadGira el motor?

Cliente Servidor

MODBUS y el modelo OSI MODBUS y el modelo OSIMODBUS ES UN PROTOCOLO DE APLICACIN

BASADO EN EL MODELO CLIENTE/SERVIDOR

Respuesta

1,000 rpm

El Servidor es la entidad que presta el servicio

El Cliente es la entidad que demanda el servicio

Modbus serieModbus serie

1-Medio fsico

2-Enlace

3-Aplicacin

Representa el medio fsico a travs del cual podemos transmitir informacin de un sistema al otro

Protocolos y capas

CAPA FISICA

Cable elctrico

Fibra ptica

Ondas electromagnticas(Wireless)

1-Medio fsico

CABLE ELECTRICOTres tipos de interfaces estandarizadas

RS485 2 hilos Multi-punto y punto-a-puntoBsico

RS485 4 hilos

RS232

Opcional

Opcional

Para integracin en instalaciones existentes

sin modificacin

Modo punto-a-punto 15 metros max.

Velocidades de transmisinVelocidades de transmisin :

9600 bps y 19200 bps bsicas con 19.2 Kbps por defecto

Otras velocidades: 1200, 2400, 4800, 38400, 56 Kbps, 115 Kbps opcional

Modbus RS485 2 hilos : instalacin

5 V

650 ohms

Master

RTTopologa: tipo bus

A

Comn

par balanceado

Slave 1

TR

Slave n

TR

650 ohms

Max. nmero de dispositivos :32 i l d l t ( i tid )

120 ohms 1nF 120 ohms 1nF

PG

A -

B +

Polarizacin de la linea Cuando se producen conmutaciones de transmisores, hay espacios de tiempo en el

que la linea no tiene ningn transmisor conectado y por tanto su estado es

Polarizacin de la linea Cuando se producen conmutaciones de transmisores, hay espacios de tiempo en el

que la linea no tiene ningn transmisor conectado y por tanto su estado es

La longitud depende de: Tipo de cableVelocidad de transmisin de datosNmero de esclavos

Max. longitud : Segmento principal : 1,000 metros a 19,200 bits/sDerivaciones: 40 metros en total

(max. 20m cada derivacin)

32 incluyendo el maestro (sin repetidor)q g y pINDETERMINADO. Esto representa un peligro ya que los receptores podran detectar flancos (bit START) o bits inexistentes. Hay que forzar el bus a un estado conocido.

El estado de reposo en comunicacin asncrona debe ser un 0 lgico.

q g y pINDETERMINADO. Esto representa un peligro ya que los receptores podran detectar flancos (bit START) o bits inexistentes. Hay que forzar el bus a un estado conocido.

El estado de reposo en comunicacin asncrona debe ser un 0 lgico.

Topologas Modbus serie RS485Una configuracin RS485 est basada en un segmento lineal de bus a lo largo del cual se vancual se van conectando participantes, mediante conexin directa (encadenamiento,daisy-chain) o mediante derivaciones.

Ninguna derivacin debe superar los 20 metros. La suma total de las derivaciones no debe superar los 40 metros.

PeticinPeticin

MaestroMaestro Esclavo Esclavo

Acceso al medio MODBUS Serie

ClienteCliente= ServidorServidor=

MAESTRO - ESCLAVOMAESTRO - ESCLAVO

30 ms

PeticinPeticin

Respuesta Respuesta

Procesamiento de la peticin

Time-Out Time-Out

Reenvo peticinReenvo peticin

EnlaceEl TimeEl Time--out y nmero deout y nmero dereenvos es configurablereenvos es configurable

MaestroMaestro Esclavo 1 Esclavo 1

Slo el maestro puede interrogar a los esclavos

Slo puede existir un nico maestro en la red

Acceso al medio MODBUS Serie MAESTRO - ESCLAVOMAESTRO - ESCLAVO

Esclavo 2Esclavo 2 Esclavo 3 Esclavo 3

Los esclavos slo comunican cuando les interroga el maestro

Enlace

No puede existir comunicacin entre esclavos

HistoriaHistoria ModbusModbusA finales de los 60 la empresa A finales de los 60 la empresa Bedford MABedford MA propuso a General Motors un sistema al que propuso a General Motors un sistema al que llam llam Modular Digital Controller o MODICONModular Digital Controller o MODICON..

El MODICON 084 fue el primer PLC producido comercialmenteEl MODICON 084 fue el primer PLC producido comercialmente--La habilidad de comunicacin entre los PLCs apareci aproximadamente en el La habilidad de comunicacin entre los PLCs apareci aproximadamente en el ao ao 1973.1973. El primer sistema que lo haca fue el El primer sistema que lo haca fue el MODBUS de ModiconMODBUS de Modicon. .

--Fue en Fue en 19791979 cuando Modicon public de forma abierta y estandariz el protocolo cuando Modicon public de forma abierta y estandariz el protocolo MODBUSMODBUS, ... uno de los ms conocidos y populares en la industria debido que:, ... uno de los ms conocidos y populares en la industria debido que:

Cdigo totalmente abierto y libre de royaltiesCdigo totalmente abierto y libre de royalties Sencillo de implementar (en das..no en meses para los desarrolladores)Sencillo de implementar (en das..no en meses para los desarrolladores) Fcil intercambio de bits y words entre dispositivosFcil intercambio de bits y words entre dispositivos

Aplicacin

-- En la actualidad infinidad de compaas industriales de automatizacin desarrollan En la actualidad infinidad de compaas industriales de automatizacin desarrollan equipos para dialogar en Modbus, mediante conexin serie o ethernetequipos para dialogar en Modbus, mediante conexin serie o ethernet

Capa de Capa de Aplicacin Aplicacin Capa de Capa de Aplicacin Aplicacin

Capa aplicacin MODBUSUn nico formato de mensaje independiente del equipo o el fabricante

EnlaceEnlace Trama ModbusTrama Modbus EnlaceEnlace

1 ByteCdigoFuncin Datos ( este campo depende del cdigo de funcin )

n Bytes

Indica la operacin a reali ar I f i di i l f i d l di dIndica la operacin a realizar Lectura/escritura datos Diagnstico, Run /Stopetc

Informacin adicional en funcin del cdigo de peticin o respuesta .

P.e. : si cdigo = 03 ( Read Output Register ) en el campo de datos hay que indicar a partir de qu nmero de registro y la cantidad de objetos a leer .

1 a 127Aplicacin


Capa aplicacin MODBUSUn nico formato de mensaje independiente del equipo o el fabricante

Trama ModbusTrama Modbus

Modbus RTU:Modbus RTU: Se codifica en paquetes de 11 bits en Se codifica en paquetes de 11 bits en binariobinario. . A cada byte A cada byte informacin se le aaden unos bits de controlinformacin se le aaden unos bits de control

Dos tipos de modos de transmisin segn la codificacin de la trama:Dos tipos de modos de transmisin segn la codificacin de la trama:

CODIFICACION DE LA TRAMA1 ByteCdigoFuncin Datos ( este campo depende del cdigo de funcin )

n Bytes

informacin se le aaden unos bits de control. informacin se le aaden unos bits de control. Este modo es el bsicoEste modo es el bsico y lo deben tener todos los equipos y lo deben tener todos los equipos comunicables en Modbuscomunicables en Modbus

Modbus ASCII:Modbus ASCII: Modo Opcional que codifica los datos en Modo Opcional que codifica los datos en hexadecimalhexadecimal, en , en comandos ASCII. Se codifica en paquetes de 10 bits donde a los 7 comandos ASCII. Se codifica en paquetes de 10 bits donde a los 7 bits de datos se le aaden otros de controlbits de datos se le aaden otros de control

Tres categoras de cdigo de funcin

Pblico

PblicoValidado por la organizacin Modbus.org

127

Cdigos Funcin

Capa aplicacin MODBUS

Documentado pblicamente

Cdigo nico garantizado

Pblico

Puede ser implementado sin tener que ser validado por Modbus.org

No est garantizado que sean nicos65

72

100

110User defined

User defined

Definido por el usuario

1 ByteCdigoFuncin

NO TODOS LOS EQUIPOS SOPORTAN TODOS LOS CODIGOS DE FUNCION

AUNQUE SEAN LOS CODIGOS PUBLICOSDatos ( este campo depende del cdigo de funcin )

n Bytes

PblicoUsado por ciertas empresas y no disponible

1

Reservado

Cuatro tipos de variables accesiblesEntradas digitales

Discrete InputsSINTAXIS MODBUS : 10001 = IEC61131 : %I

Capa aplicacin MODBUS

Bit Read only

Coils

Input Registers

Holding Registers

Datos variables de aplicacin

Datos variables

P. ej. Entradas analgicas

SINTAXIS MODBUS : 00001 = IEC61131 : %M0

SINTAXIS MODBUS : 30001 = IEC61131 : %IW

Bit Read/Write

Word Read only

Word Read/Writeg gde aplicacin

SINTAXIS MODBUS : 40001 = IEC61131 : %MW0

Se pueden direccionar hasta 65.536 variables de cada tipo.

Cuatro tipos de variables accesibles Capa aplicacin MODBUS

Entradas digitales

Discrete InputsSINTAXIS MODBUS : 10001 = IEC61131 : %I

Bit Read only

EQUIVALENCIA DE LA SINTAXIS DE LAS VARIABLES

%MW0

%MW1

%MW0

%MW1

SINTAXIS IEC

40001

40002

40001

40002

SINTAXIS MODBUS

Coils

Input Registers

Holding Registers

Datos variables de aplicacin

Datos variables

P. ej. Entradas analgicas

SINTAXIS MODBUS : 00001 = IEC61131 : %M0

SINTAXIS MODBUS : 30001 = IEC61131 : %IW

Bit Read/Write

Word Read only

Word Read/Write

%MW2

%M0

%M1

%MW2

%M0

%M1

40003

00001

00002

40003

00001

00002g gde aplicacin

SINTAXIS MODBUS : 40001 = IEC61131 : %MW0

Se pueden direccionar hasta 65.536 variables de cada tipo.

%M2

%M2

00003

00003

Decimal Hex.

Discrete inputs Read Discrete Inputs 02 02Read Coils 01 01

Function Code

Bit

- Cdigos de funcin pblicos para acceso a las variables

Write Single Coil 05 05

Write Multiple Coils 15 0F

Input registers Read Input Registers 04 04Read Holding Registers 03 03

Write Single Register 06 06

Write Multiple Registers 16 10

Read/Write Multiple Registers 23 17

Coils

Holding registers

Bit access

Word access

Read/Write Multiple Registers 23 17

Mask Write Register 22 16

Read FIFO queue 24 18

Sub code

Decimal Hex. Decimal

Read File record 20 14 06File record

Function code

- Otros cdigos pblicos de funcin

Read File record 20 14 06

Write File record 21 15 06

Read Exception status 07 07

Diagnostic 08 08 00 to 18

Get Com Event Counter 11 0B

Get Com Event Log 12 0C

Report slave ID 17 11

File record access

Diagnostic

Read Device Identification 43 2B 14

Other Encapsulated Interface Transport 43 2B


Capa enlace MODBUSDireccin del destinatario y control de errores

EnlaceEnlace Trama Modbus : Cdigo Funcin + DatosTrama Modbus : Cdigo Funcin + Datos EnlaceEnlaceDireccinDireccin Control error

Control error

Direccin del esclavo al que di i id l j

bytes para que el equipo receptor, que permite bytes para que el equipo receptor, que permite i h h bid l l i li h h bid l l i l

Enlace

va dirigido el mensajede 1 a 247

( 0 : mensaje en difusin )

conocer si ha habido algn error en el envi o la conocer si ha habido algn error en el envi o la recepcin de la tramarecepcin de la trama

Control error por LRC Control error por LRC Para Modbus ASCIIPara Modbus ASCII

Control error por CRC Control error por CRC Para Modbus RTUPara Modbus RTU

MaestroMaestro Esclavo 1 Esclavo 1

Acceso al medio MODBUS Serie MAESTRO - ESCLAVOMAESTRO - ESCLAVOComunicacin Unicast

El maestro enva la peticin a un esclavo (direccin 1-247) y espera su respuesta

Esclavo 2Esclavo 2 Esclavo 3 Esclavo 3

p

Comunicacin Broadcast o difusin

El maestro enva la peticin a la direccin 0,

Enlace

p ,es decir, no la enva aningn esclavo determinado, todos los esclavos la reciben pero ninguno responde

Los esclavos deben poder Los esclavos deben poder soportar la opcin de soportar la opcin de BroadcastBroadcast

MODBUS SERIECliente MaestroCliente Maestro

ServidorEsclavo ServidorEsclavo



SOLO EL MAESTRO ACTUA COMO CLIENTEES EL UNICO EQUIPO QUE PUEDE LEER Y ESCRIBIR DATOS EN LOS DEMAS EQUIPOS

LOS EQUIPOS QUE TIENEN NECESIDAD DE LEER-ESCRIBIR DATOS EN LOS OTROS EQUIPOS DEBEN SER MAESTROS, POR EJEMPLOEJEMPLO :

PC CON SOFTWARE SCADAPC CON SOFTWARE PROGRAMACION (TWIDO-SUITE)TERMINAL MAGELISAUTOMATA QUE NECESITA DATOS DE OTROS EQUIPOS

MODBUS SERIECliente MaestroCliente Maestro




LOS ESCLAVOS SOLO SON SERVIDORESNO PUEDEN LEER O ESCRIBIR DATOS DE LOS DEMAS, SOLO RESPONDEN A LAS PETICIONES QUE ENVIA EL MAESTRO

UN SOLO EQUIPO MAESTRO EN EL BUSNO PODEMOS TENER POR EJEMPLO DOS MAGELIS, UN PC DE PROGRAMACION Y UN MAGELIS, UN PLC LEYENDO DATOS Y UN

PUEDEN HABER HASTA 31 EQUIPOS ESCLAVOS, POR LIMITACION ELECTRICA (RS485)

MAGELIS,

TIA/EIA-485 / SUB-D 9 puntosTIA/EIA-485 / RJ45

Conctica equipos Schneider MODBUS SERIE

BORNA TORNILLO

Quantum

Arrancadores motor Tesys U


M340

Premium

ATS48ATV28

RepartidorModbus

ATV58

Fin de linea

Tesys U

Caja de derivacin TeFin

de linea


Cajas de derivacin

TSX SCA 50Resistencia de final de lnea

TSX SCA 62Resistencia de final de lnea

TWD XCA T3RJResistencia de final de linea

Polarizacin de linea

T de derivacinVW3A8306TF


Cajas de derivacin con aislamiento galvnico

TWD XCA ISOTSX PACC01 TWD XCA ISO

Alimentacin desde PLC externa 24Vcc

Resistencia de final de lneaPolarizacin de lnea

Alimentacin desde PLCResistencia de final de lnea(no vlida para M340)

MODBUS SERIETWD XCA ISO


distribuidor o Hub Modbus

LU9GC3

MODBUS splitter

LU9GC3 MODBUS T


Line terminator VW3A8306RC

LU9GC3junction

VW3A8306TF..

MODBUS cable

depending on the type of master

Modbus drop cables VW3A8306R..

Modbus drop cables VW3A8306R..MODBUS cable to another splitter


MODBUS drop cables

MODBUS cable

depending on the type of master

MODBUS drop cable p

VW3A8306

Subscriber sockets TSXSCA62

MODBUS cable to another junction box

Modbus cable TSXCSA.001 2

Junction box TSXSCA50

VW3A8306D30

BLOQUES DE FUNCIONCOMUNICACION

MODBUS Programacin de aplicaciones

MODBUS Programacin de aplicaciones

timeout de hardware

Cantidad de reintentos


EJECUCION DE LA INSTRUCCION

PUERTO Y DIRECCION DEL DESTINATARIO

TABLA RECEPCIONDE LA COMUNICACIN (n INT)

TIPO DE OBJETO A LEER/ESCRIBIR

DIRECCION DEL PRIMER OBJETO

CANTIDAD DE OBJETOS CONSECUTIVOS

TABLA CONFIRMACIONDE LA COMUNICACIN (4 INT)

(RACK, MODULO, VIA, N ESCLAVO)

Maestro

PM700_RECEPCION

Esclavo 5

%MW4000

14



PUERTO Y DIRECCION DEL DESTINATARIO






(RACK, MODULO, VIA, N ESCLAVO)

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TABLA CONFIRMACION DE LA COMUNICACIN (4 INT)

Bit de actividadEste bit indica el estado de ejecucin de la funcin de comunicacin.

Se configura en 1 al iniciar y vuelve a 0 cuando se completa la ejecucin.

Nmero de intercambioCuando se enva una funcin de comunicacin, el sistema le atribuye automticamente

un nmero, de forma que se permite la identificacin del intercambio.Este nmero puede utilizarse donde sea necesario para detener el intercambio en curso

(mediante la funcin CANCEL).



La base de tiempo para este parmetro es 100 ms(el valor 0 corresponde a un valor de espera infinita).



Para la comunicacin del maestro Modbus, el timeout de la aplicacin establecido para las funciones de comunicacin debe ser mayor que el timeout de la pantalla de configuracin multiplicado por el nmero de reintentos (timeout de hardware).

La base de tiempo para este parmetro es 100 ms(el valor 0 corresponde a un valor de espera infinita).



El parmetro de longitud se utiliza tanto para especificar el nmero de caracteres (en bytes) que se van a enviar durante la transmisin NO UTILIZADO EN MODBUS,

Como para almacenar el nmero de caracteres (en bytes) recibidos tras la recepcin de un mensaje.

Maestro10 INT

Esclavo %MW20:10

Ethernet Modbus TCP/IPEthernet Modbus TCP/IP

Protocolos y capas : modelo OSI

El modelo OSI usa 7 capas para jerarquizar los principales elementos de una red de comunicaciones

Podemos entender las comunicaciones como una estructura repartida en distintas capas. Cada capa o nivel tiene un propsito concreto: Elaborar los datos, empaquetarlos y transportarlos.

COMUNICACIONESCOMUNICACIONES

AplicacinCapas para el

Proceso de Datos

comunicaciones

Transporte

Sesin

Presentacin

TransporteTCP/IP

MODBUS

Ethernet es un sistema para transmitir informacin entredos o ms dispositivos empleando un medio compartido.

Especifica el medio utilizado, la seal que se utilizay la forma que la informacin debe tener

Capas para la transmisin

Enlace

Medio fsico

Red

Transporte

Red

TransporteRed

ETHERNET

TCP/IPy la forma que la informacin debe tener.

= BASE DE RED

Protocolos y capas : modelo OSICOMUNICACIONESCOMUNICACIONES

Definicin de unos mensajes y datos especficos para resolver cada tarea. MODBUS

Aplicacin

Transporte

Dividir la informacin en paquetes y reagruparlos cuando llegan al destino. TCP

Direccionamiento de las tramas desde el equipo origen hasta el equipo destino. IP

Medio fsico

Enlace Mecanismos de conexin fsica. Medio de transmisin, tecnologas de transmisin,

RedRedTransporte

Sistema de acceso al medio . Coordinacin de equipos para escribir en la red. CSMA-CD

Ethernet Modbus TCP/IPEthernet Modbus TCP/IP

4-Transporte

7-Aplicacin

1-Medio fsico

2-Enlace

Red3-Red

Ethernet Modbus TCP/IPEthernet Modbus TCP/IPEthernetEthernet

4-Transporte

7-Aplicacin

1-Medio fsico

2-Enlace

Red3-Red

DESARROLLADA POR DIX (DIGITAL, INTEL Y XEROX)EN LOS AOS 70.1000

MbpsEthernetEthernet EVOLUCION

Gigabit Ethernet

ESTANDARIZADA POR EL IEEE EN 1985.

IEEE 802.3

LA INMENSA MAYORA DE LAS REDES DE AREA LOCAL (LAN) SE BASAN 10 Mbps

1985

1001995

Mbps1998

Fast Ethernet

g

10-Gigabit Ethernet es el ms recientede los estndares Ethernet (ao 2006)

( )EN ETHERNET.1985

Representa el medio fsico a travs del cual podemos transmitir informacin de un sistema al otro

En esta capa se convierten los bits en seales

Protocolos y capas

CAPA FISICA ETHERNET

En esta capa se convierten los bits en seales pticas/Elctricas/Electromagnticas

Cable elctrico

Fibra ptica

Ondas electromagnticas(Wireless)

1-Medio fsico

Protocolos y capas


Coaxial 10BASE5 (Cable grueso) consiste de un ncleo central de cobre con cudruple capa

de blindaje El alto nivel de blindaje hace al cable 10BASE5 muy resistente a ruido

CABLE ELECTRICO

de blindaje. El alto nivel de blindaje hace al cable 10BASE5 muy resistente a ruido elctrico.

10BASE2 (Cable fino, RG-58 A/U) consiste de un ncleo central de cobre con una capa de blindaje.

Protocolos y capas


Par Trenzado-Sin blindaje - UTP

LONGITUD MXIMA DE SEGMENTO : 100 mLONGITUD MXIMA DE SEGMENTO : 100 mLimitacin introducida por la atenuacin del cable

CABLE ELECTRICO

j Categora 3 - Adecuado para aplicaciones 10BASE-T de capacidad limitada Categora 4 - cable de calidad para instalaciones 10BASE-T Categora 5/5E - cable de calidad que slo para instalaciones 100BASE-TX

Par Trenzado-Blindado - STP Cada par es blindado individualmente y el conjunto tambin.

CONECTOR RJ45

Debido a la inherente inmunidad a la induccin e interferencias electromagnticas, la fibra ptica se adapta a la perfeccin para aplicaciones industriales.

CAPA FISICA ETHERNET FIBRA OPTICA

Permite segmentos de mayor longitud por encima del lmite de los 100mA menudo se usa como Backbone (columna vertebral de la red)Dos tipos de fibra ptica:

Monomodo

Multimodo

Varios tipos de conectores: Duplex ST SC ST MT-RJ LC

FIBRA OPTICA MONOMODO & MULTIMODO La fibra Mono-modo es de mayor rendimiento, mayor distancia y mas cara

que la fibra multi-modo

CAPA FISICA ETHERNET FIBRA OPTICA

que la fibra multi modo.

La fibra Multi-modo esta normalmente limitada a uno o dos kilmetros de longitud, dependiendo de la aplicacin.

Disposicin geomtrica de nodos y enlaces Bus Estrella / rbol

CAPA FISICA ETHERNET TOPOLOGIAS ETHERNET

Estrella / rbol Anillo

Los grandes sistemas mezclan estas 3 tipologas

Responden a la necesidad de soluciones de interconexin parade interconexin para

Aumentar las distancias Aumentar el nmeros de mquinas Aislar los flujos Conectar los segmentos entre ellos.

Todos los nodos estn conectados en serie sobre un nico segmentos (coax)

CAPA FISICA ETHERNET TOPOLOGIAS BUS

Es la topologa base de una red Ethernet (coax)

Si el cable se corta en algn lugar (o falta la terminacin), todo el sistema que esta fuera de servicio.

Utilizado desde el principio como backbone para interconectar otros segmentos de LAN

Los equipos estn conectados en estrella utilizando un hub o switch en el medio

U d t d d d f t f t l t

CAPA FISICA ETHERNET TOPOLOGIAS ESTRELLA

Un nodo en estado de defecto no afecto los otros nodos.

Los hubs o switch pueden estar conectados entre ellos para formar redes ms amplias.

un segmento en defecto puede incluir varios equipos

Ventajas: Poco costoso, rpido, fcil de instalar y evolucionar

Lmites 100 metros mximo entre el hub o switch y un nodo

Combina las caractersticas de las topologas bus y estrella

CAPA FISICA ETHERNET TOPOLOGIAS EN ARBOL (Tree)

Constituido por grupos de estaciones configurados en estrella conectados a un bus lineal (backbone).

Las topologas rbol autoriza las extensiones de redes existente

Ventajas Autoriza un nmero de conexiones ms grande de equipos a un hub central.

Anillo simple Las seales estn transmitidos en un nico

sentido

CAPA FISICA ETHERNET TOPOLOGIAS EN ANILLO

sentido Cada equipo actu como un repetidor y re-

amplifica la seal Si un nico equipo falla, todo el anillo falla

Anillo doble Dos anillos conectados por fibra ptica con va de control

Anillosimple

fibra ptica con va de control Si un nodo falla, se desconecta del anillo

hasta que est arreglado. En este momento el sistema funciona como

un anillo simple.

Anillodoble

HUB, SWITCH, PASARELA, ROUTER,

ETHERNET DISTINTOS TIPOS DE INTERCONEXION

Hub

100 m.

100 m.

Hub Hub

H bHub

PASARELA - Gateway Es una unidad funcional que permite interconectar

dos redes con arquitecturas y entornos diferentes. ROUTEUR

Crear una segmentacin lgica de redes Asegura el paso de la informacin entre dos sub-Aplicacin

Pasarelas Aplicacin

ETHERNET

Asegura el paso de la informacin entre dos sub-redes lgicas distintas eligiendo el mejor camino.

Es la capa red que asegura esta funcin No es transparente, hay que direccionar para

atravesarlo. ( default gateway) SWITCH

Crea una segmentacin fsica Asegura el paso de la informacin sobre enlaces con

soportes fsicos distintos (cable, fibra,..) Es la capa enlace (MAC) que asegura esta funcin

Presentacin

p

Sesin

Transporte

Red

Enlace

Fsica Hub

Switch

Routeur

p

Presentacin

Sesin

Transporte

Red

Enlace

Fsica Es la capa enlace (MAC) que asegura esta funcin (conoce las direcciones de los equipos des sub-redes ,tiene memoria)

HUB - (repetidor) Asegura la prolongacin de soporte fuera de los

limites estndar (segmento) No contiene memoria interna

Se encuentran en la capa 1 ( nivel fsico ). Se limitan a copiar los bits individualmente entre distintos segmentos de cable.

Se usa para amplificar la seal e incrementar la longitud del segmento

ETHERNET HUB (Repetidor)

Aplicacin

Presentacin

Sesin

Transporte

Red

Aplicacin

Presentacin

Sesin

Transporte

RedEnlace

Fsica

Hub Enlace

Fsica

Hub

Debido a la probabilidad de colisiones es poco recomendable . (arquitectura en totalmente en desuso)

Distancia mxima entre equipos = 100 mts

ETHERNET HUB (Repetidor)

Repite la informacin que le llega por un puerto, por todos los dems

Hub100 m.

Hub Hub

Distancia mxima entre equipos = 100 mtsMximo hubs en cascada = 4

100 m.

Hub

Se encuentran en la capa 2 ( nivel de enlace ). Examina la direccin Un switch recibe una trama completa y comprueba el cdigo de redundancia y

las direcciones fsicas que van en las tramas Tiene memoria para almacenar direcciones de los dispositivos

ETHERNET SWITCH

Tiene memoria para almacenar direcciones de los dispositivos Reexpide la trama slo por el puerto del equipo destinatario

Aplicacin

Presentacin

Sesin

Transporte

Aplicacin

Presentacin

Sesin

TransporteBridge

RedEnlace

Fsica

RedEnlace

Fsica

Bridge

LLC / MAC LLC / MAC LLC / MAC LLC / MAC

ETHERNET SWITCH

Se encuentran en la capa 2 ( nivel de enlace ). Examina la direccin Un switch recibe una trama completa y comprueba el cdigo de redundancia y

las direcciones fsicas que van en las tramas Tiene memoria para almacenar direcciones de los dispositivos

Swich100 m.

Swich Swich

Tiene memoria para almacenar direcciones de los dispositivos Reexpide la trama slo por el puerto del equipo destinatario

100 m.

Swich

Se situan en la capa 3 (nivel red). Almacena y reexpide paquetes entre subredes. Proporciona enrutamiento por direccin IP ( capa de red ) dependiendo de su

mascara de subred, eligiendo el mejor camino. No es transparente, tiene que ser direccionado (direccin por defecto gateway )

P it i t t d t t d l l LAN d t WAN

ETHERNET ROUTER

Permite interconectar redes tanto de rea local LAN como de rea extensa WAN. aunque habitualmente se usa para conectar una LAN a una WAN.

Aplicacin

Presentacin

Sesin

Aplicacin

Presentacin

SesinRouter

Transporte

RedEnlace

Fsica

Transporte

RedEnlace

Fsica

Router

Se situan en la capa 3 (nivel red). Almacena y reexpide paquetes entre subredes. Proporciona enrutamiento por direccin IP ( capa de red ) dependiendo de su

mascara de subred, eligiendo el mejor camino. No es transparente, tiene que ser direccionado (direccin por defecto gateway )

P it i t t d t t d l l LAN d t WAN

ETHERNET ROUTER

Permite interconectar redes tanto de rea local LAN como de rea extensa WAN. aunque habitualmente se usa para conectar una LAN a una WAN.

INTERNETPC LOCAL SUPERVISIN

Son capaces de elegir la ruta ms eficiente que debe seguir un paquete en el momento de recibirlo.

ETHERNET TCP/IP ROUTERNIVEL DE CAMPO PC REMOTO SUPERVISIN

(La denominacin gateway se usa habitualmente para el router)

Denominados convertidores de protocolo, se sitan a partir de la capa 4 y proporcionan interconexin en capas superiores.

ETHERNET PASARELAS (Gateway)

Por ejemplo : Modbs serie Profibus DP

Aplicacin

Presentacin

Sesin

Transporte

Aplicacin

Presentacin

Sesin

Transporte

Gateway

RedEnlace

Fsica

RedEnlace

Fsica

Por ejemplo : Modbus serie Ethernet Modbus TCP/IP

ETHERNET PASARELAS (Gateway)

Modbus Modbus

7 1 6 6 2 46 a 1500 bytes 4

PrembuloSOF

DireccinMAC

DireccinMAC

Datos FCSTipo

TRAMA ETHERNET

SOF MACdestino

MACorigen

p

SINCRONIZACINE INICIO DE TRAMA

Las direccin MAC son nicas en todo el mundo para cada dispositivo

Direccin MAC : direccin fsica del dispositivo

Las direcciones tienen 6 octetos los 3 primeros octetos estn atribuidos al constructor del equipo por la IEEE

(coherencia y unidad)Ej. : 00.80.F4 para Telemecanique

00.00.54 para Modicon los 3 octetos siguientes indican el nmero del mdulo de este constructor

7 1 6 6 2 46 a 1500 bytes 4

PrembuloSOF

DireccinMAC

DireccinMAC

Datos FCSTipo

TRAMA ETHERNET

Direccin de destino: Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la direccin MAC a la que se enva la trama. Cada estacin examina este campo para determinar si debe aceptar el

FCS (Frame Check Sequence): Secuencia de Verificacin deTrama (contiene un CRC)

SOF MACdestino

MACorigen

p

SINCRONIZACINE INICIO DE TRAMA

paquete.Direccin de origen: Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la direccin MACdesde la que se enva la trama. La estacin que deba aceptar el paquete conoce por este campo la direccin de la estacin origen con la cual intercambiar datos.

7 1 6 6 2 46 a 1500 bytes 4

PrembuloSOF

DireccinMAC

DireccinMAC

Datos FCSTipo

TRAMA ETHERNET

SOF MACdestino

MACorigen

p

TRAMA MODBUSTrama ModbusTrama ModbusCODIFICACION DE LA TRAMA1 Byte

CdigoFuncin

Datos (depende del cdigo de funcin )n Bytes

TRAMA MODBUS

Peticinbasado en el modelo cliente/servidor

A qu velocidadGira el motor?

Respuesta

1,000 rpm

Cliente Servidor

7 1 6 6 2 46 a 1500 bytes 4

PrembuloSOF

DireccinMAC

DireccinMAC

Datos FCSTipo

TRAMA ETHERNET

SOF MACdestino

MACorigen

p

TRAMA MODBUS

Transferencia de archivos.

varios tipos de tramas (protocolos)utilizan el mismo medio de transporte

permite que varias aplicaciones compartan la red

Servidor web. Correo electrnico. Administracin de la red.

FTP, HTTP, SMTP, SNMP, DHCP,

CAPA ENLACE ETHERNET

SE ENCARGA DE EL VALIDAR LAS TRAMAS RECIBIDAS (ERRORES),IDENTIFICARLAS, FILTRARLAS, Y CONTROLAR EL ACCESO AL MEDIO.

2-Enlace

ACCESO AL MEDIOEl acceso al medio es mediante el sistemaEl acceso al medio es mediante el sistema : CSMA/CD: CSMA/CD

CAPA ENLACE ETHERNET

COLISIONCOLISION

1 2

CSMA/CD : CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS WITH COLLISION DETECTION"Acceso Mltiple con Escucha de Portadora y Deteccin de Colisiones"

2-Enlace

ACCESO AL MEDIO CAPA ENLACE ETHERNET

Cada nodo escucha el estado del bus y puede emitir en cualquier momento Cada nodo escucha el estado del bus y puede emitir en cualquier momento en que este est libreen que este est libre

Al mismo tiempo que emite esta escuchando lo que emiteAl mismo tiempo que emite esta escuchando lo que emite

El mensaje que emite es al mismo tiempo escuchado por todos los nodos del El mensaje que emite es al mismo tiempo escuchado por todos los nodos del bus, es un mensaje en difusinbus, es un mensaje en difusin

Si otro nodo ha empezado a emitir en el mismo momento se produce una Si otro nodo ha empezado a emitir en el mismo momento se produce una S ot o odo a e pe ado a e t e e s o o e to se p oduce u aS ot o odo a e pe ado a e t e e s o o e to se p oduce u acolisincolisinSi ocurre una colisin Utilizaremos el algoritmo de Backoff para esperar un Si ocurre una colisin Utilizaremos el algoritmo de Backoff para esperar un periodo de tiempo aleatorio y volvemos a escuchar para ver si el medio estperiodo de tiempo aleatorio y volvemos a escuchar para ver si el medio est libre y podemos emitirlibre y podemos emitir

CSMA/CD : CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS WITH COLLISION DETECTION"Acceso Mltiple con Escucha de Portadora y Deteccin de Colisiones"

Identifica cada equipo en la red (direccin IP)

CAPA RED Protocolo IP (Internet Protocol)

Asegura el encaminamiento de los paquetes Encaminamiento directo si le destinatario est en la misma red Encaminamiento indirecto (va router)

Asegura el formateo de las tramas (datagrama) Asegura la fragmentacin / de-fragmentacin de los mensajes

3-Red

Cada equipo en Internet, intranet,... tiene una direccin IP, codificada sobre 4 octetos (IPV4) :


identifica las direcciones de red y estacin P. ej. : 151 . 211 . 185 . 22

Cada equipo terminal posee una direccin IP nica en la red a la cual est conectado

En Internet cada direccin IP es nica.Slo el organismo InterNIC est autorizado a asignar estas direccionesSlo el organismo InterNIC est autorizado a asignar estas direcciones

En Internet un direccin Red IP pertececea una nica empresa u organizacin que la ha comprado.

En una intranet (una red privada) se puede utilizar cualquier direccin IP.

Cada equipo en Internet, intranet,... tiene una direccin IP, codificada sobre 4 octetos (IPV4) :


3 clases de direcciones gestionadas por la organizacin InterNIC segn los 1 bits del octeto de direccin

clase A: 0 127; > 16 millones de estaciones clase B: 128 191; > 65000 estaciones clase C: 192 223; > 254 estaciones

0 Id red Id estacin 3 octetos

1 0 Id red

1 1 0 Id red Id estacin 1 octeto

Id estacin 2 octetos

Clase A

Clase B

Clase C

126 redes

+ 16 382 redes

+ 2 097 150 redes

Mascara de subred Concepto de mascara de subredes:


Permite descomponer, a partir de la direccin IP,el Id estacin en N de subred y estacin

Direccin IP

Ejemplo de Mascara de subred:

255 255 255 0Bits 0

1 5 1 . 2 1 1 . 1 8 5 . 2 2

2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 0( 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000 )255 . 255 . 255 . 0

N Red N Estacin

Define la frontera bits entre N de subred y Id estacin

N de subred

( )

Mascara de subred


Se utiliza, cuando se enva una trama, para determinar si el emisor de la trama y el destinatario se encuentran en la misma subredy

Emisor :Emisor : (192.32.15.1)(192.32.15.1)

Destinatario :Destinatario : (192.32.15.35)(192.32.15.35)

ANDAND (255.255.255.0) = (255.255.255.0) = 192.32.15.0192.32.15.0

ANDAND (255.255.255.0) = (255.255.255.0) = 192.32.15.0192.32.15.0

=

Emisor :Emisor : (192.32.15.1)(192.32.15.1)

Destinatario :Destinatario : (192.32.16.35)(192.32.16.35)

ANDAND (255.255.255.0) = (255.255.255.0) = 192.32.15.0192.32.15.0

ANDAND (255.255.255.0) = (255.255.255.0) = 192.32.16.0192.32.16.0

=

destino local

destino distante

192.32.15.1192.32.15.1 192.32.15.35192.32.15.35 ROUTERROUTER

Protocolo TCP : Transmission Control Protocol

Gestiona la segmentacin des datos (segmento TCP)

CAPA TRANSPORTE

Gestiona la apertura y el cierre de una conexin conexin Cliente/Servidor TCP va un puerto TCP (nocin de socket TCP / IP)

Garantiza la integridad de los datos TCP garantiza la integridad de datos calculando el checksum aplicado a todo

el segmento.

4-Transporte

Gestiona el control de flujo Envo de segmentos, reconocimiento, ...

TCP multiplexa las numerosas conexiones enEquipo de red

Sockets (conexin) : La combinacin del nmero de puerto y la direccin IP constituye un SOCKET que identifica de forma nica una conexin

DIRECCION DEL BANCOPor ejemplo:

Puertos y sockets CAPA TRANSPORTE

TCP multiplexa las numerosas conexiones en un nico host gracias a los sockets y los puertos

Puertos Cada interfaz de producto se divide en 65536 puertos.

Los paquetes entrantes conocen la direccin (IP) y el puerto al que estn destinados

El puerto de destinacin forma parte del campo de protocolo TCP

Puertos

80

502

Equipo de red(192.168.125.202)

NUMERO VENTANILLA

HTTP

SMTP

50

Modbus TCP

SOCKET(CONEXIN)

DIRECCION IP

NUMERO DE PUERTO

DEBEMOS SABER LA CANTIDAD DE CONEXIONES QUE PUEDE ABRIR

SIMULTANEAMENTE UN DISPOSITIVO

Equipo de red Los puertos ms conocidos:

(RFC 1060 puertos asignados)

Sockets (conexin) : La combinacin del nmero de puerto y la direccin IP constituye un SOCKET que identifica de forma nica una conexin

Puertos y sockets CAPA TRANSPORTE

Puertos

80

502

Equipo de red(192.168.125.202)

(RFC 1060 puertos asignados) Protocolo N Puerto FTP-data 20 FTP-contrl 20 Telnet 23 SMTP 25 BOOTP server 67 HTTP 80

HTTP

SMTP

50

Modbus TCP

SNMP 161

=S= TCP 502 (UniTE o Modbus)

CAPA TRANSPORTE

Con garanta de entrega TCP es un protocolo orientado a la conexin

Protocolo TCP (Transmission Control Protocol)

TCP es un protocolo orientado a la conexin TCP ofrecen servicios para garantizar la recepcin de un mensaje

Protocolo UDP (User Datagram Protocol )Rpido, pero sin ninguna garanta de la entrega UDP es un protocolo sin conexinSe utiliza para realizar transacciones sin confirmacinSe utiliza para realizar transacciones sin confirmacin

MODBUS es un protocolo de aplicacin

Soluciones especficas adecuadas a cada necesidadDefinicin de unos mensajes y datos especficos para resolver cada tarea.

CAPA APLICACION

Capa 7

Modelo OSI

Usado en

varios medios

Modbus

Ethernet TCP/IPAplicacin

HTTP : Transferencia de ficheros en formato HTML en pginas web(Hyper Text Transfer Protocol)

FTP T f i d fi h d l li t id

CAPA APLICACION Otros protocolos de aplicacin

FTP : Transferencia de ficheros segn un modelo cliente-servidor(File Transfer Protocole)

SNMP : Gestin de red : configuracin, supervisin, administracin,(Simple Network Management Protocol)

DNS : Traduccin entre direcciones IP de red y nombres (Domain Name Service)

BOOTP Asignacin de direcciones IP en una redg

NTP Sincronizacin de reloj

SMTP Correo electrnico..

Modicon M340

CONEXIN ETHERNET INTEGRADA EN CPU CPU ETHERNET + MODBUS SERIE CPU ETHERNET + CANOPEN

SERVIDOR WEB BASICO

MODULO DE COMUNICACIN ETHERNET BMX NOE 0100 / 0110

SERVIDOR WEB BASICOMENSAJERIA

SERVIDOR WEB BASICOMENSAJERIAI/O SCANNINGI/O SCANNINGGLOBAL DATASERVIDOR DIRECCIONES SERVIDOR WEB CONFIGURABLE

Servicios Modbus Ethernet TCP/IP

MensajeraModbus TCP

Modbus es un sencillo protocoloCliente / Servidor usado para comunicar PLCs entre si, con terminales HMI y

Ethernet TCP/IP

ysupervisores, y dispositivos de campo

Global DataReady-to-use synchronization

Mximo 64 estaciones

Mecanismo Productor/consumidor

Comunicacin a nivel de autmatas

Transmisin en difusin (UDP)

Global Data A

Global Data B

Global Data C

Data group

Publication

1 Data Group = 1 KB variables

Subscription

Exploracin de E/S(I/O Scanner)

Ethernet a nivel de dispositivos de campoRead Write

Tabla de palabras

I/O Scanner

Scanned I/O

Cualquier dispositivo Modbus TCP es refrescado automticamente segn el periodo seleccionado por el usuario (tpico 10ms)

No se requiere programacin

64 128 estaciones,

cada una con 120 words

MODBUS SERIE

Vi li d d l k d l t t

Web server BsicoListo para usar con las CPUs con ethernet integradamdulos BMX NOE y la SD estandar

Visualizador del rack del autmata Estado de los pilotos del frontal del autmata RUN, ERR, I/O, Versin del autmata Configuracin del hardware con el estado de los bits y palabras del sistema Diagnstico detallado de cada va

Data editor funcin de lectura/escritura de i blvariables

Creacin de tablas de animacin

Web server avanzado

Alarm viewer visualizador de diagnstico

Los mdulos :BMX NOE 0100 con una SD BMX RWS C016My el mdulo BMX NOE 0110

Grficos personalizables Almacenados en la tarjeta SD : hasta 16 Mb de memoria Librera de objetos grficos con acceso en tiempo real a datos del PLC

Alarm viewer visualizador de diagnstico Visualizacin, acuse de recibo, supresin de alarmas Acceso a un bffer de alarmas en la memoria del PLC mediante bloques

DFBs de diagnstico

Visualizacin de pginas web de usuario

2 Mo 2 Mo

16 MoMonitor Screen

Alarm Management

Program DiagnosticPLC Diagnostic

Web Server

FTPUtilice el PLC como una base de datos Acceso directo a la tarjeta SD del PLC

Area de archivos Read/Write (recetas, data logging) Descarga de informacin para el mantenimiento de la

aplicacin:d i di idocumentacin, procedimientos,

Actualizacin dela pginas web de usuario Actualizacin del firmware del PLC

Acceso local o remoto

Acceso atraves del puerto Ethernet integrado en la CPU

EthernetFTP

Utilizando cualquier programa FTP cliente Internet explorer, Mozilla Firefox, ... Filezilla, ...



PUERTO DE EMISION TABLA RECEPCIONY DIRECCION DELDESTINATARIO





ADDM (RACK, MODULO, VIA {DIRECCION IP})


EXPLORACION DE E/S( I/O SCANNING )

1..64



Los valores de estas casillas definen el rango de los valores de direccin de destino en la CPU para la lectura y

Las direcciones introducidas se muestran en la columna Leer objeto / Escribir objeto maestro del cuadro de dilogo.

destino en la CPU para la lectura y escritura de datos en cada dispositivo.

Read WriteTabla de palabras

I/O Scanner%MW0 %MW2000

Scanned I/O

MODBUS SERIE



La Etapa de velocidad de repeticin se establece en mltiplos de 5 ms (el valor p (mnimo) hasta 200 ms (el valor mximo).





Para configurar un dispositivo (isla Advantys o DTM), haga clic en el botn ... para abrir la casilla Propiedadg p pcon el fin de iniciar el software de configuracin del dispositivo.



Este campo asocia la direccin de esclavo del dispositivo conectado a una

pasarela Ethernet/Modbus con una direccin IP de esa pasarela:direccin IP de esa pasarela:

Margen de valores: de 1 a 255Valor predeterminado: 255

.


I/O Scanner

Scanned I/O

MODBUS SERIE

ESCLAVO 5



Utilice este men desplegable para seleccionar el modo en el que se muestran

los valores Leer ref. del esclavo y Escribir ref. del esclavo.

Las 4 opciones (con un ejemplo) son las siguientes:ndice: 100

Modbus: 400101IEC 0: %MW100IEC 1: %MW101



Este campo establece el intervalo mximo entre las respuestas desde unmximo entre las respuestas desde un dispositivo remoto. Cuando se agota

este perodo de tiempo, los datos recibidos dejan de ser vlidos.

El timeout de perturbacin debe ser ms largo que la velocidad de

repeticin.Para un mdulo Ethernet NOE, tambin

debe ser ms largo que el tiempo de ciclo de la CPU.

Rango: de 1 ms a 50 segundosIntervalo: 1 ms



Velocidad a la que se explorarn los datos

De 0 a 60 000 en mltiplos de la Etapa de velocidad de repeticin.



ndice de direccin fuente en el dispositivo esclavo/remoto

Direccin de destino en el PLC maestro en la que, desde cada dispositivo, se guarda la ltima informacin de lectura. Cantidad de

palabras que se van a leer.van a leer.


I/O Scanner%MW0

100

Scanned I/O

MODBUS SERIE

%MW5391100



Este campo configura el comportamiento de las entradas en caso de error de

acceso al equipo remoto(por ejemplo: red no operativa o fuente(por ejemplo: red no operativa o fuente de alimentacin del dispositivo, etc.):

- Retorno a 0- Mantener ltimo ltimo valor



Cantidad de palabras que se escribirn

Direccin de la primera palabra escrita en el dispositivo esclavo/remoto.

Cantidad de palabras que se escribirn

Direccin fuente del PLC maestro en la que se escriben los datos en el dispositivo esclavo/remoto.


I/O Scanner%MW2000

50

Scanned I/O

MODBUS SERIE

%MW050

GPor vuestra atencin

GraciasGracias

Protocolo Comunicacion Modbus-ethernet

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