Rockwell CompactLogix plc como servidor Modbus TCP: un tutorial rápido

En el mundo en constante evolución de la automatización industrial, la comunicación perfecta entre los dispositivos es una piedra angular de eficiencia y productividad. Para los ingenieros y técnicos, garantizar que los controladores, sensores y sistemas puedan "hablar" entre sí sin barreras es vital. Aquí es donde Modbus TCP, un protocolo de comunicación industrial ampliamente adoptado, resulta indispensable.

Allen-Bradley Controllogix PLCS, reconocido por su confiabilidad y rendimiento, lleva esta capacidad al siguiente nivel. Como parte de la línea insignia de Rockwell Automation, los PLC de Controllogix ofrecen potencia de procesamiento incomparable, escalabilidad y flexibilidad. Combinado con Modbus TCP, proporcionan una solución robusta para integrar datos en diversos sistemas y dispositivos.

Este tutorial rápido no solo lo guía a través de la configuración de un Rockwell Controllogix PLC como un servidor Modbus TCP, sino que también profundiza en los beneficios más amplios de los PLC de Allen-Bradley y las ventajas clave de Modbus TCP en entornos industriales. Ya sea que sea un profesional de automatización experimentado o explore estas tecnologías por primera vez, este blog proporciona las ideas y pasos que necesita para optimizar sus operaciones con facilidad.

¿Por qué elegir un Allen-Bradley CompactLogix PLC?

Allen-Bradley Compactlogix PLCS es una solución de favor para la automatización industrial, ofreciendo un equilibrio perfecto de rendimiento, escalabilidad y rentabilidad. Respaldado por el legado del siglo de Rockwell Automation, la familia Compactlogix ofrece soluciones de control confiables para una amplia gama de aplicaciones.

CompactLogix PLCS brilla en sistemas de tamaño mediano y configuraciones de control distribuido, donde la eficiencia y la adaptabilidad son clave. Con una potencia de procesamiento robusta y una conectividad versátil, se destacan en el manejo de tareas de automatización complejas mientras mantienen la facilidad de uso. Acceder y administrar información directamente desde el nivel de la máquina es crucial en la automatización industrial, y CompactLogix PLCS proporciona las acciones, métricas y visualizaciones en tiempo real necesarias para lograr esto.

CompactLogix PLCS Apelerge Studio 5000, un software potente pero fácil de usar. Esta herramienta permite a los usuarios programar los PLC utilizando una variedad de idiomas, como lógica de escalera, texto estructurado y diagramas de bloques de funciones, lo que permite un desarrollo e implementación más rápidos.

He aquí por qué CompactLogix PLCS es una opción confiable:

• Rendimiento: CompactLogix PLC proporciona un control confiable con velocidades de procesamiento rápidas, lo que garantiza una operación eficiente incluso en aplicaciones exigentes.
• Escalabilidad: ideal para sistemas que necesitan espacio para crecer, compactLogix PLCS admite la expansión con módulos y dispositivos adicionales, lo que los hace adecuados para entornos industriales dinámicos.
• Versatilidad: estos PLC admiten múltiples protocolos de comunicación, lo que permite una integración perfecta con diversos sistemas industriales para una recopilación de datos más fácil.
• Centre-efectividad: los PLC CompactLogix ofrecen un alto rendimiento a un costo más bajo en comparación con los sistemas más grandes como Controllogix, lo que los convierte en una opción práctica para los proyectos de automatización de rango medio.
• Durabilidad: Diseñado para uso industrial, los PLC CompactLogix están construidos para soportar condiciones duras, asegurando un tiempo de inactividad mínimo y una confiabilidad a largo plazo.

Para las empresas que buscan una solución de control flexible, asequible y de alto rendimiento, Allen-Bradley CompactLogix PLCS proporciona una combinación inigualable de características y confiabilidad. Su capacidad para adaptarse a las necesidades industriales en evolución los convierte en un activo valioso para lograr la excelencia operativa.

Tipos de plcs Allen-Bradley

Allen-Bradley PLCS, desarrollado por Rockwell Automation, atiende a diversas necesidades de automatización industrial. Desde unidades compactas para operaciones a pequeña escala hasta sistemas avanzados para procesos complejos, el rango garantiza que haya un controlador adaptado a cada aplicación. Los primeros modelos de PLC carecen de análisis avanzados y estructuras de datos, pero los modelos modernos ahora incluyen estas características, mejorando sus capacidades y eficiencia.

MicroLogix

La serie Micrologix es compacta, amigable con el presupuesto e ideal para tareas de automatización a pequeña escala. Estos controladores ofrecen un rendimiento confiable y capacidades de programación robustas, lo que los convierte en una opción práctica para las empresas que buscan soluciones rentables para requisitos de automatización directos. También recopilan datos de varios dispositivos y protocolos, lo cual es crucial para la gestión de datos eficiente y el análisis avanzado en la automatización a pequeña escala.

CompactLogix

Como opción de rango medio, CompactLogix PLCS alcanza el equilibrio perfecto entre rendimiento y escalabilidad. Son adecuados para los sistemas de complejidad media, donde seleccionar y definir variables PLC relevantes es crucial para la recopilación y el monitoreo de datos efectivos. Pueden manejar tareas más grandes en comparación con la serie Micrologix.

ControlLogix

Controllogix PLCS es la serie insignia, diseñada para sistemas de automatización a gran escala y altamente complejos. Estos controladores ofrecen una potencia de procesamiento excepcional, modularidad y flexibilidad. Con características como integración perfecta, comunicación en tiempo real y funciones de seguridad avanzadas, los PLC de Controllogix son el estándar de oro para aplicaciones exigentes.

PLC-5

La PLC-5 es una línea heredada que fue reconocida por su confiabilidad y diseño resistente. Aunque ya no es una opción preferida para nuevas instalaciones, muchas instalaciones de fabricación aún dependen de los controladores PLC-5 para operaciones críticas, particularmente en sistemas que utilizan Data Highway Plus Communication.

SLC 500

Otra serie Legacy, los SLC 500 fueron soluciones de rango medio antes de que surgiera Compactlogix. Conocidos por su durabilidad y simplicidad, los SLC 500 PLC desempeñaron un papel importante en la automatización industrial durante su mejor momento. Si bien los modelos más nuevos han tomado su lugar, siguen siendo una máquina valiosa en muchos sistemas establecidos.

La amplia gama de PLC de Allen-Bradley garantiza una solución para cada necesidad, desde sistemas heredados que han resistido la prueba del tiempo hasta los controladores de vanguardia que impulsan el futuro de la automatización industrial.

Requisitos

Requisitos de hardware

1. Serie Allen-Bradley Compactlogix 5380.

Nota: La serie CompactLogix 5380 no admite de forma nativa Modbus TCP o RTU. Por esta razón, se utiliza una instrucción de complemento (AOI) para implementar Modbus TCP. Si usa cualquier otro modelo que admita de forma nativa ModBus, puede omitir este paso.

2. Cable Profinet/Ethernet

Requisitos de software

1. Studio 5000 (puede usar el software de prueba descargado de este enlace )
2. Instrucciones complementarias de Modbus TCP v2.04
3. ModbusClientx (puede usar el software descargado de este enlace )

Guía paso a paso

Paso 1: Creación del proyecto en Studio 5000

1. Abra Studio 5000 y haga clic en 'Nuevo proyecto'. En la nueva ventana, seleccione 'Logix' en el panel izquierdo y luego seleccione '5069-L320ER CompactLogix 5380 Controller'.

2. Complete la configuración de acuerdo con las características de su proyecto.

Paso 2: Descargue AOI y configure la tarea

1. Acceda a este enlace Rockwell y descargue el archivo llamado 'Controladores de complemento Modbus TCP para controladores de Controllogix y CompactLogix, AOI versión 2.04.00'.

2. De vuelta en Studio 5000, haga clic derecho en 'tareas' ⟶ 'nueva tarea'. Nombre la tarea, asegúrese de que su 'tipo' sea periódico y defina el período a 20 ms. Rockwell recomienda que la velocidad sea de 10 ms o más (las tasas más lentas reducirán la carga del controlador y reducirán el rendimiento, mientras que las tasas más rápidas aumentarán el rendimiento, pero agregarán una carga significativa al controlador).

3. Cree un programa dentro de la nueva tarea. Hágalo haciendo clic derecho en la tarea ⟶ 'Agregar' ⟶ 'nuevo programa'. Nombrarlo.

4. Ahora crearemos una nueva rutina dentro de este nuevo programa. Haga esto haciendo clic derecho en el programa ⟶ 'Agregar' ⟶ 'nueva rutina'. Nómbrelo y en la opción "En el programa o fase", configúrelo como "Programa principal".

5. Luego cree otra rutina (que llamamos TCPServer). Nómbrelo y en la opción "En el programa o fase", configúrelo como "ModbustcpProgram".

6. Abra su rutina principal (llamada "TCPMain" en nuestro caso) y, dentro de ella, llame a la otra rutina ("TCPServer") haciendo clic en el signo de interrogación y seleccionando su otra rutina en el menú desplegable.

(Esta imagen no es de este proyecto en particular, pero ilustra el proceso).

Nota: Aunque puede crear todo en una rutina, es una mejor práctica dividirlo en múltiples rutinas.

7. Abra la rutina secundaria ("TCPServer" en nuestro caso), haga clic con el botón derecho en la escalera y seleccione la opción "Importar Rungs". Aparecerá una ventana emergente, busque la carpeta donde descargó el archivo AOI (dentro del archivo 'Logic'), seleccione el archivo 'RAC_OPR_EPR_NETMODBUS TCPSERVER _RUNG.L5X'. El Modbus TCP AOI se agregará a la rutina.

Después de importar con éxito el AOI, la ventana del programa debería verse así:

Nota: Para conocer los detalles sobre la implementación del AOI, se le recomienda leer la documentación disponible en el archivo ZIP descargado.

Paso 3: Descargue el programa al PLC

1. Ahora el paso final es descargar el proyecto en el PLC. Dirígete hacia la pestaña 'Comunicación'. Seleccione 'Who Active'. Descargaremos el programa con todas las configuraciones predeterminadas, excepto "Inp_enable", que establecemos en 1.
2. Aparecerá una nueva ventana para RSLINX. Expanda la opción "AB_ETHIP-1, Ethernet", busque su PLC en la lista, seleccione y haga clic en "Descargar".
   

Debería ver el estado de referencia de conexión "STS_Waiting".

3. Ahora, haga clic derecho en "Ref_modbusDATA" y seleccione "Monitor server_01_data". Eso debería llevarte a una ventana como la siguiente:

4. En esta ventana, expanda los registros de retención e ingrese cualquier valor aleatorio allí.

Este es el valor que debe mostrarse al sondear el registro correspondiente utilizando cualquier cliente Modbus. Lo probaremos en la siguiente sección de la publicación.

Paso 4: Pruebe la comunicación Modbus con ModbusClientX

Para verificar que el PLC funcione correctamente como un servidor Modbus TCP, utilizamos la herramienta ModbusClientX para sondear el PLC para los datos de Modbus.

1. Abra ModbusClientX y seleccione Modbus TCP.
2. Ingrese la dirección IP de su PLC y haga clic en "Conectar".

3. Haga clic en "Leer de 0 a 9" para recopilar datos almacenados en la matriz de datos del PLC:

Si los valores que ingresó anteriormente en Studio 5000 aparecen aquí, esto confirma que la comunicación Modbus TCP funciona como se esperaba.

¡Felicitaciones, su PLC ahora actúa como un servidor Modbus y está listo para ser encuestado de un cliente Modbus!

Usando una Gateway IoT como cliente Modbus

En la automatización industrial, los datos de votación de un servidor Modbus a menudo son solo el comienzo. Para desbloquear todo el potencial de estos datos, es esencial hacer que sea accesible para el monitoreo y el análisis remoto. Aquí es donde entran en juego IoT gateway.

IoT gatewayS Combine las capacidades de red tradicionales con características avanzadas como Modbus y MQTT Communication. Estos dispositivos actúan como un puente, encuestando datos del servidor Modbus (en este caso, su PLC CONTROLLOGIX) y reenviándolo a plataformas en la nube o sistemas remotos para la visualización y el procesamiento.

En lugar de usar un cliente Modbus simulado, como se demostró anteriormente, lo llevaremos un paso más allá al configurar una gateway IoT para funcionar como el cliente Modbus. Este enfoque permite una integración perfecta con las soluciones IIoT , proporcionando acceso en tiempo real a valiosos datos operativos. Caminemos por el proceso paso a paso.

Usaremos una gateway de Teltonika en este ejemplo:

1. Vaya a la página de inicio de sesión de la gateway de Teltonika utilizando su dirección IP, que generalmente es "192.168.1.1" de forma predeterminada. Inicie sesión utilizando las credenciales de gateway(generalmente se encuentran en la parte posterior del dispositivo).

2. Una vez iniciado sesión, debería ver una interfaz como la siguiente. Navegue a la sección "Modbus".

3. Dado que estamos utilizando nuestro PLC como servidor y nuestra gateway como cliente, asegúrese de que la opción "Modbus TCP Slave" no esté habilitada.

4. Vaya a la pestaña "Modbus TCP Master". Aquí agregaremos el PLC como un dispositivo esclavo.

5. Haga clic en "Agregar". Luego, configure los parámetros del dispositivo de esclavo de acuerdo con los detalles de su proyecto. En nuestro ejemplo, hemos utilizado la dirección IP y el puerto Modbus (502 por defecto) de nuestro PLC.

6. Desplácese hacia abajo hasta la sección llamada "Configuración de solicitudes". Haga clic en "Agregar" y complete los siguientes campos de acuerdo con su proyecto: 

• Nombre: Use un nombre significativo para los datos que desea leer.
• Tipo de datos: elija el tipo de datos apropiado.
• Función: si solo desea leer, seleccione "Leer Registro de retención".
• Primer registro: la dirección del registro del PLC.
• Registro de registro: la duración de los datos (cuántos registros ocupa).
• Habilitado: verifique esta opción para encuestar los datos continuamente.

7. Ahora haga clic en "Prueba". Si la configuración era correcta, debería ver que el valor de registro del PLC aparece en la parte inferior. En nuestro caso, muestra el valor "12345", que se almacenó en el primer registro de nuestro PLC.

8. Haga clic en "Guardar" para finalizar el proceso.

Ahora la gateway está encuestando los datos continuamente del PLC, actuando como un cliente Modbus.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el protocolo Modbus TCP?

Modbus TCP es un protocolo de comunicación industrial que permite el intercambio de datos sobre las redes Ethernet. Se basa en el protocolo Modbus tradicional al encapsular mensajes dentro de los paquetes TCP/IP, lo que lo hace ideal para sistemas de automatización modernos. Ampliamente utilizado en las industrias, permite una comunicación perfecta entre controladores lógicos programables (PLC), sensores, HMIS y sistemas SCADA . Conocido por su simplicidad, Modbus TCP garantiza la compatibilidad entre los dispositivos de diferentes fabricantes, lo que lo convierte en una opción preferida para la transferencia de datos eficiente y confiable en entornos industriales.

¿CompactLogix 5380 admite Modbus TCP?

El CompactLogix 5380 no admite de forma nativa Modbus TCP. Sin embargo, se puede configurar para funcionar con Modbus TCP utilizando una "instrucción complementaria" (AOI), que está disponible de forma gratuita de Rockwell Automation. Este AOI permite que CompactLogix se comunique como un servidor o cliente TCP Modbus, lo que permite una integración perfecta con otros dispositivos compatibles con MODBUS.

¿Qué es CompactLogix?

CompactLogix es una serie de controladores lógicos programables (PLC) desarrollados por Rockwell Automation bajo la marca Allen-Bradley. Diseñado para sistemas de automatización de tamaño mediano, ofrece un equilibrio de rendimiento, escalabilidad y rentabilidad. CompactLogix PLC proporciona potentes capacidades de procesamiento, soporte para múltiples protocolos de comunicación e integración perfecta con el software Rockwell Studio 5000. Estas características hacen que CompactLogix sea una solución versátil para aplicaciones que van desde el control de la máquina hasta los sistemas distribuidos, ofreciendo una automatización confiable y eficiente para entornos industriales.

¿Cómo recopilar datos de PLC a PC?

Para obtener datos de un PLC a una PC, debe establecer la comunicación entre los dos dispositivos utilizando un protocolo compatible, como Modbus TCP o Ethernet/IP. Primero, configure el PLC para compartir puntos de datos específicos, como etiquetas o registros, a los que la PC puede acceder. Luego, conecte el PLC a la PC a través de un cable Ethernet o a través de una red. Use el software SCADA , una aplicación HMI o un programa personalizado para leer los datos. Muchas herramientas de software también le permiten iniciar sesión y analizar los datos recopilados, proporcionando información valiosa para su sistema de automatización.

¿Qué software se utiliza para programar Allen-Bradley PLC?

Allen-Bradley PLC, incluida la serie CompactLogix, se programan utilizando Studio 5000 Logix Designer . Este poderoso software proporciona una interfaz intuitiva para crear y administrar proyectos del sistema de control. Admite múltiples lenguajes de programación como lógica de escalera, texto estructurado y diagramas de bloques de funciones, lo que lo hace versátil para varias tareas de automatización. Studio 5000 también agiliza el desarrollo con características como programación basada en etiquetas y herramientas de configuración integradas, asegurando un diseño de sistema eficiente y confiable.

¿Qué es un Allen-Bradley PLC?

Un Allen-Bradley PLC es un controlador lógico programable desarrollado por Rockwell Automation, diseñado para automatizar y controlar los procesos industriales. Conocidos por su confiabilidad y flexibilidad, estos controladores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde líneas de fabricación hasta sistemas de gestión de energía. Los PLC de Allen-Bradley, como la serie CompactLogix y Controllogix, proporcionan potentes capacidades de procesamiento, admiten múltiples protocolos de comunicación como Ethernet/IP y Modbus TCP, e integran sin problemas con el software Studio 5000. Son una piedra angular de la automatización industrial moderna, que permite soluciones de control eficientes, precisas y escalables.

¿Qué software se utiliza para definir la configuración de datos de Allen-Bradley PLCS?

La configuración de datos de Allen-Bradley PLCS se define utilizando Studio 5000 Logix Designer . Este software le permite crear y administrar etiquetas, asignar puntos de datos y configurar los parámetros de comunicación para una integración perfecta con otros dispositivos. Con su interfaz intuitiva y sus herramientas versátiles, Studio 5000 facilita la configuración de datos para protocolos como Modbus TCP y Ethernet/IP, asegurando una comunicación eficiente y confiable en los sistemas de automatización industrial.

¿Qué es mejor para la recopilación de datos, Modbus RTU o Modbus TCP/IP?

La elección entre Modbus RTU y Modbus TCP/IP depende de sus necesidades específicas de aplicación. Modbus RTU es ideal para redes y sistemas heredados más pequeños, ya que opera sobre la comunicación en serie (RS-232 o RS-485) y es rentable para la recopilación de datos de corta distancia. Sin embargo, Modbus TCP/IP es más adecuado para redes modernas a gran escala. Aprovecha Ethernet, habilitando una transferencia de datos más rápida, una mayor escalabilidad y soporte para múltiples conexiones simultáneas. Para los sistemas industriales que requieren una integración perfecta con las plataformas IIoT o SCADA , Modbus TCP/IP es a menudo la opción preferida.

¿Cómo envío datos de PLC a la nube?

Para enviar datos del PLC a la nube, comience conectando su PLC a una gateway industrial o un dispositivo Edge que admite la comunicación en la nube. Configure la gateway para recuperar datos del PLC utilizando protocolos como Modbus TCP o Ethernet/IP. Luego, configure la gateway para reenviar estos datos a su plataforma en la nube a través de MQTT, HTTPS u otro protocolo compatible. Muchas plataformas también ofrecen API o conectores dedicados para optimizar la integración. Para soluciones avanzadas, considere usar plataformas IIoT que puedan procesar y analizar los datos directamente en la nube, permitiendo información y toma de decisiones en tiempo real.