Mecatrônica Atual 55

automação
F4. Trama de transmissão Modbus ASCII.
F5. Trama de transmissão Modbus RTU.
F6. Exemplo de uma aplicação em vários perfis Modbus.
O protocolo Modbus é baseado num
modelo de comunicação “mestre”- ”escravo”,
onde um único dispositivo, o “mestre”, pode
iniciar transações denominadas queries. Os
demais dispositivos da rede (“escravos”)
respondem, disponibilizando os dados
requisitados pelo “mestre” ou executando
uma ação por ele comandada. Geralmente o
“mestre” é um sistema de supervisão ou um
CLP de gama alta e os “escravos” são CLPs
de gama igual ou inferior a do “mestre”.
Quando se utiliza uma comunicação
série, o “mestre” e os “escravos” não podem
alternar de funções, mas noutros tipos de
rede, um dispositivo pode assumir ambas as
funções, embora não simultaneamente, ou
seja, um “mestre” pode passar a “escravo” e
um “escravo” a “mestre”.
O funcionamento é simples, o “mestre”
envia uma ordem e espera uma resposta. Os
“escravos” não podem dialogar simultaneamente
e o polling é feito pelo utilizador.
Existem duas normas para MODBUS:
• RTU (Remote Terminal Unit) (o mais
utilizado e de melhor desempenho):
14 Mecatrônica Atual :: Março/Abril 2012
Caracteres codificados com 8 bits +
1 bit de paridade
• ASCll (American Standard Code for
Information Interchange): Caracteres
codificados em 7 bits + 1 bit de
paridade.
O Formato das tramas pode ser: Modo
ASCII ou Modo RTU (figura 4 e 5).
Exemplo da topologia
No exemplo ilustrado na figura 6
encontra-se uma rede com diferentes vertentes
de Modbus, onde nos níveis de gestão
e supervisão é usado o protocolo modbus
TCP/IP no meio físico Ethernet e nos níveis
inferiores de sensores/actuadores é usado o
modbus RTU/ASCII usando como meio
físico o RS-485.
Ethernet TCP/IP
A popularidade, desempenho, baixo
custo e a comunicação com os PCs tornou a
Ethernet atrativa para aplicações industriais.
Atendendo a extensão do protocolo Ethernet,
apenas será feita uma breve referência
a este protocolo, para que posteriormente
seja possível perceber a aplicação prática.
Meio Físico
A Ethernet Industrial é semelhante à
Ethernet comum, mas desenhada para utilização
em fábrica, ou seja, mais robusta em
termos de componentes e testes, respeitando
índices de proteção mecânica adequados a
aplicações industriais.
A ligação entre equipamentos pode
ser feita através de diversos meios físicos,
nomeadamente em cobre ou fibra óptica.
Este tipo de rede pode ser utilizado em
qualquer caso prático que exija redes entre
CLPs e sistemas de supervisão.
É de salientar que uma rede Ethernet
industrial, que interliga sistemas de automação,
não deve ser utilizada para outros
fins, como redes de informática ou sistemas
de videovigilância, de forma a garantir a sua
eficiência na transferência de dados entre
CLPs, garantir a máxima segurança e para
não sobrecarregar o meio físico.
Para estruturar uma rede Ethernet são
utilizados diversos componentes:
• Hubs: são empregados para interligar 2
ou mais segmentos, ou equipamentos
• Ethernet: Podem também servir para
aumentar a distância máxima do
segmento (funciona como repetidor,
amplificando o sinal). Um hub recebe
qualquer sinal e o retransmite a todas
as portas.
• Switches: fazem um encaminhamento
inteligente das mensagens, dividindo
a rede em domínios de colisão, o que
vai permitir reduzir o tráfego na rede
geral. Não retransmite as mensagens
a todas as portas, mas apenas àquela
onde estará o receptor da mensagem.
• Routers: é um equipamento com
duas ou mais interfaces para duas
ou mais redes. Interligam diferentes
LANs, filtrando as mensagens pelo
seu endereço IP. Um router pode
também ser um host (designa-se de
host um computador com uma ou
mais redes interligadas e que não tem
a capacidade de fazer routing, isto é,
não consegue fazer o transporte de um
pacote IP de uma rede para outra).
• Gateway: é uma porta de ligação entre
diferentes sistemas, um equipamento
intermédio geralmente destinado a
interligar redes, separar domínios de