Un tutorial rápido sobre Rockwell PLC: ControlLogix como servidor Modbus TCP

En el mundo de la automatización industrial, los controladores lógicos programables (PLC) Allen-Bradley de Rockwell Automation son un referente en fiabilidad y rendimiento avanzado. La serie ControlLogix está diseñada para sistemas complejos a gran escala que exigen precisión y escalabilidad. La integración de estos PLC con dispositivos Modbus mejora su conectividad, permitiendo una comunicación fluida con equipos de terceros e incluso permitiendo que las operaciones envíen datos valiosos desde el PLC a plataformas IoT industrial en la nube, lo que facilita una mejor monitorización remota y un mantenimiento proactivo.

Esta guía muestra cómo configurar el PLC ControlLogix 5580 L85E como servidor Modbus TCP mediante la instrucción complementaria (AOI) de servidor Modbus TCP. Siga las instrucciones para satisfacer sus necesidades de automatización de forma eficiente, manteniendo los más altos estándares de funcionamiento y fiabilidad.

Introducción a Modbus y PLC Rockwell Automation/Allen-Bradley

¿Qué es Modbus?

Modbus es un protocolo de comunicación ampliamente utilizado, desarrollado en 1979 por Modicon, ahora parte de Schneider Electric. Permite una comunicación fluida entre dispositivos en sistemas de automatización industrial , sirviendo como puente para compartir datos entre redes. Diseñado para ofrecer simplicidad y versatilidad, Modbus es fundamental en muchas configuraciones de automatización.

En esencia, Modbus funciona como un protocolo maestro-esclavo (o cliente-servidor en Modbus TCP), donde un único dispositivo, conocido como maestro, inicia la comunicación solicitando datos a uno o más dispositivos esclavos. Esta configuración es ideal para la monitorización y el control en tiempo real de equipos como sensores , actuadores y PLC.

El protocolo admite múltiples modos de comunicación, lo que lo hace adaptable a una variedad de entornos:

• Modbus RTU : un protocolo optimizado para la comunicación en serie a través de redes RS-485 o RS-232.
• Modbus TCP : diseñado para aprovechar las redes Ethernet, proporcionando una comunicación más rápida y confiable para los sistemas industriales modernos.

Su simplicidad y diseño abierto han convertido a Modbus en una opción popular para la interoperabilidad entre dispositivos de diferentes fabricantes. Esta facilidad de integración garantiza un funcionamiento fluido en sistemas complejos, ya sea para transmitir datos básicos o para orquestar procesos de automatización complejos.

Al utilizar Modbus, las operaciones industriales acceden a un estándar de comunicación robusto y flexible, perfecto para conectar una amplia gama de dispositivos.

Comprensión del protocolo Modbus TCP

Modbus TCP es un protocolo ampliamente utilizado para la comunicación entre dispositivos a través de redes IP. Desarrollado originalmente para la comunicación serie, Modbus ha evolucionado para satisfacer las demandas de la automatización industrial moderna aprovechando las redes Ethernet. Esta evolución ha dado lugar a Modbus TCP, que ofrece una comunicación más rápida y fiable entre dispositivos.

En la automatización industrial, Modbus TCP es esencial para facilitar el intercambio fluido de datos entre diversos componentes, incluyendo controladores lógicos programables (PLC), sistemas de control y otros equipos de automatización. Al utilizar Ethernet, Modbus TCP garantiza una transmisión de datos rápida y eficiente, crucial para la monitorización y el control en tiempo real.

¿Por qué elegir un PLC ControlLogix de Allen-Bradley?

Los PLC ControlLogix de Allen-Bradley son reconocidos por su rendimiento, fiabilidad y flexibilidad en la automatización industrial. Como parte de una marca con un legado que se remonta a 1903, los productos Allen-Bradley se han convertido en un pilar fundamental para las empresas que requieren soluciones de control avanzadas y escalables.

La serie ControlLogix se destaca como una opción de primer nivel para sistemas complejos a gran escala, ofreciendo una potencia de procesamiento inigualable y capacidades de integración perfecta. Estos PLC están diseñados para gestionar tareas exigentes, lo que los convierte en los favoritos en industrias donde la precisión y la velocidad son cruciales.

Los PLC Allen-Bradley se programan con Studio 5000 , un paquete de software intuitivo que simplifica la programación y mejora la eficiencia del desarrollo. Desde lógica de escalera hasta texto estructurado, el software proporciona las herramientas necesarias para crear procesos de automatización complejos con facilidad.

He aquí por qué el sistema de control ControlLogix sigue siendo una opción confiable:

• Potencia de procesamiento : diseñada para ejecutar aplicaciones intensivas en datos a gran escala sin demoras.
• Confiabilidad : desde el revestimiento protector para proteger la placa hasta el uso de materiales de grado industrial, los PLC ControlLogix están diseñados para soportar entornos industriales hostiles, lo que garantiza un funcionamiento constante y un tiempo de inactividad reducido.
• Flexibilidad : admite múltiples protocolos de comunicación y lenguajes de programación, lo que permite una integración perfecta con diversos sistemas.
• Características de seguridad : incluye opciones a prueba de fallas para operaciones críticas, lo que garantiza que los sistemas puedan funcionar de forma segura en todas las condiciones.

Para las organizaciones que priorizan la calidad, la innovación y el rendimiento , el PLC ControlLogix ofrece una solución integral de automatización. El uso de estos productos elimina considerablemente el trabajo manual, aportando niveles de eficiencia a las empresas que son fundamentales para mantenerse competitivas en cualquier contexto industrial. Si bien los productos Allen-Bradley pueden tener un precio más alto en comparación con otras marcas, su capacidad para ofrecer valor a largo plazo y un menor costo total de propiedad los convierte en una inversión indispensable para las empresas que buscan mantenerse a la vanguardia en el competitivo panorama actual.

Tipos de controladores lógicos programables Allen-Bradley

Los PLC Allen-Bradley, fabricados por Rockwell Automation , están diseñados para satisfacer una amplia gama de necesidades de automatización industrial. Desde controladores compactos para sistemas pequeños hasta soluciones de alto rendimiento para operaciones complejas, la variedad de PLC garantiza que haya un modelo adecuado para cada aplicación.

MicroLogix

Compacta, rentable y perfecta para tareas de automatización a pequeña escala, la serie MicroLogix es ideal para empresas que buscan soluciones asequibles y fiables . A pesar de su tamaño compacto, ofrece sólidas capacidades de programación y es ideal para tareas sencillas de automatización industrial .

CompactLogix

Considerados como una opción de gama media, los PLC CompactLogix ofrecen un equilibrio entre escalabilidad y rendimiento. Están diseñados para aplicaciones de complejidad media y pueden gestionar tareas de automatización más complejas que los MicroLogix. Gracias a su compatibilidad con EtherNet/IP e instrucciones complementarias, CompactLogix es una opción versátil para empresas en expansión.

ControlLogix

La serie insignia para sistemas complejos a gran escala, los PLC ControlLogix, ofrecen una potencia de procesamiento, flexibilidad y modularidad . Estos controladores están diseñados para aplicaciones exigentes que requieren una integración fluida , comunicación en tiempo real y funciones de seguridad . Gracias a su compatibilidad con Modbus TCP, los PLC ControlLogix se sitúan a la vanguardia de las tecnologías modernas de automatización industrial . La serie ControlLogix representa una mejora significativa respecto a los modelos anteriores, ofreciendo mayor potencia de procesamiento y funciones de seguridad avanzadas.

PLC-5

Los controladores PLC-5 , una serie heredada, eran conocidos por su fiabilidad y diseño robusto , lo que los convirtió en un elemento básico en la automatización durante décadas. Si bien ya no son la opción predilecta para nuevos proyectos, muchas instalaciones aún dependen de ellos para operaciones críticas, especialmente en aplicaciones que requieren comunicación Data Highway Plus

SLC 500

Otra serie heredada, los controladores SLC 500, sirvieron como opciones de gama media antes de la introducción de CompactLogix. Aunque ahora han sido reemplazados en su mayoría, estos PLC eran reconocidos por su durabilidad y facilidad de uso , lo que los convirtió en una herramienta valiosa para los profesionales de la automatización durante su auge.

Módulo MVI56-MCM como puente Modbus para PLC Allen-Bradley

En este artículo, exploraremos cómo las AOI de Rockwell simplifican las tareas de automatización, en particular al habilitar la comunicación Modbus. Sin embargo, las AOI no son la única forma de lograr la funcionalidad Modbus. Los ingenieros de automatización suelen recurrir a módulos de terceros como el MVI56-MCM para conectar los PLC de Allen-Bradley con los dispositivos compatibles con Modbus.

Una AOI es como el código reutilizable en el desarrollo de software. Imagina que estás escribiendo una aplicación de software y tienes un bloque de código que realiza una tarea específica. En lugar de reescribir este bloque cada vez que lo necesitas, lo encapsulas en una función o módulo que puedes llamar donde sea necesario. Una AOI es esencialmente el equivalente PLC de esta función reutilizable.

Anteriormente, los PLC Rockwell Allen-Bradley no incluían un área de interfaz (AOI) nativa para la comunicación Modbus TCP. Los ingenieros de automatización solían recurrir a módulos de expansión de terceros, como el MVI56-MCM de ProSoft Technology, para habilitar la compatibilidad con el protocolo Modbus en los PLC ControlLogix. Estos módulos servían como traductores de protocolo dedicados y gestionaban la comunicación Modbus externamente, conectando el PLC Allen-Bradley con los dispositivos compatibles con Modbus.

La comunicación entre el PLC y el módulo MVI56-MCM se realizó a través del backplane ControlLogix, un bus de comunicación compartido que conecta todos los módulos dentro del rack del PLC. El módulo se configuró en el programa del PLC ControlLogix (mediante RSLogix 5000 o Studio 5000) como un módulo de E/S genérico, y el intercambio de datos se realizó mediante la asignación de memoria de E/S.

En el lado Modbus, el MVI56-MCM actuó como maestro/esclavo Modbus RTU o como cliente/servidor Modbus TCP, según la aplicación y la configuración. Gestionó la comunicación Modbus de forma independiente, gestionando tareas como el sondeo de dispositivos Modbus, la gestión de solicitudes y el formateo de datos en tramas compatibles con Modbus.

En el lado del PLC, el MVI56-MCM presentaba los datos Modbus como bloques de memoria predefinidos, accesibles mediante el programa del PLC. Los ingenieros podían leer y escribir en estos bloques de memoria mediante la lógica del PLC.

Requisitos

Requisitos de hardware

• PLC ControlLogix L85E
• Módulo EtherNet/IP EN2T o EN2TR
• Chasis de 10 ranuras para PLC y módulo EtherNet/IP
• Cable Ethernet

Requisitos de software

• Studio 5000 (anteriormente RsLogix 5000) versión 20 o superior
• Interfaz de usuario Modbus TCP v2.04
• RSLinx
• Cliente Modbus X

Guía paso a paso

Paso 1: Instalar Studio 5000

Descargue e instale Studio 5000 desde el Centro de compatibilidad y descarga de productos de Rockwell . Asegúrese de tener la versión 20 o superior para las funciones de programación .

Paso 2: Configurar el proyecto de Studio 5000

1. Abra Studio 5000 y haga clic en "Nuevo proyecto". En la nueva ventana, seleccione "Logix" en el panel izquierdo y luego "Controlador ControlLogix 5580" ⟶ "Controlador ControlLogix 5580 1756-L85E".

2. En la nueva ventana, seleccione 'Logix' en el panel izquierdo y luego seleccione 'Controlador ControlLogix 5580' ⟶ '1756-L85E Controlador ControlLogix 5580'.

3. Configure el campo de revisión según su versión de Studio. Dado que usamos la versión 32, usaremos este número. Configure el chasis y la ranura según su configuración de hardware y haga clic en "Finalizar".

4. Agregue un módulo EtherNet/IP (EN2T en nuestro caso):

Haga clic con el botón derecho en el plano posterior en el árbol de configuración de E/S y haga clic en “Nuevo módulo”.

Busque el módulo EN2T y haga clic en ‘Crear’.

Introduzca la dirección IP del módulo, el número de ranura y el nombre.

Paso 3: Descargue AOI y configure la tarea

1. Diríjase a este enlace de Rockwell y descargue el archivo llamado 'Instrucciones complementarias de Modbus TCP para controladores ControlLogix y CompactLogix, versión AOI 2.04.00'.

2. De vuelta en Studio 5000, haga clic derecho en "Tareas" ⟶ "Nueva tarea". Asigne un nombre a la tarea, asegúrese de que su tipo sea periódico y defina el período. Rockwell recomienda una frecuencia de 10 ms o superior (frecuencias más lentas reducirán la carga del controlador y el rendimiento, mientras que velocidades más rápidas aumentarán el rendimiento, pero añadirán una carga significativa al controlador).

3. Cree un programa dentro de la nueva tarea. Para ello, haga clic derecho en la tarea ⟶ "Agregar" ⟶ "Nuevo programa". Asígnele un nombre.

4. Ahora crearemos una nueva rutina dentro de este nuevo programa. Para ello, haga clic derecho en el programa ⟶ 'Añadir' ⟶ 'Nueva rutina'. Asígnele un nombre.

5. Abra la rutina, haga clic derecho en el lado izquierdo y seleccione "Importar peldaños". Aparecerá una ventana emergente. Busque la carpeta donde descargó la AOI (dentro del archivo "Lógica") y seleccione el archivo "raC_Opr_NetModbus TCPServer _Rung.L5X". La AOI Modbus TCP se añadirá a la rutina.

6. Después de agregar la rutina, haga clic derecho en la etiqueta AOI y seleccione "Monitor Server_01". Aquí, defina la ranura y la dirección IP del módulo EtherNet/IP. En nuestro caso, "1" corresponde a la ranura y "192.168.1.13" a la dirección IP del módulo. Los demás parámetros se dejan como están.

7. El último paso es verificar que el proyecto no tenga errores y descargarlo al PLC. Si se realiza correctamente, el PLC actuará como servidor Modbus TCP. Dirígete a la pestaña "Comunicación". Selecciona "Quién está activo".

8. Se abrirá una nueva ventana de RSLinx. Seleccione su controlador y pulse "Descargar". El controlador se pondrá en "En línea" o puede cambiarlo como se muestra en la imagen.

Paso 4: Pruebe la comunicación Modbus con ModbusClientX

Para verificar que su PLC esté funcionando correctamente como servidor Modbus TCP, utilice la herramienta ModbusClientX para sondear el PLC en busca de datos Modbus.

1. Abra ModbusClientX y seleccione Modbus TCP.
2. Introduzca la dirección IP del PLC y haga clic en ‘Conectar’.

3. Haga clic en "Leer de 0 a 9" para recuperar los primeros 10 valores de datos almacenados de Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[0] a Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[9]. Aquí, solo estamos moviendo 3 registros de la lógica a ModbusClientX.

Servidor_01_Datos.HoldRegisters_4xxx[0] = 40000
Servidor_01_Datos.HoldRegisters_4xxx[1] = 40001
…
Servidor_01_Datos.HoldRegisters_4xxx[9] = 40009

4. Regrese a Studio 5000. Si los valores enviados desde el PLC aparecen en ModbusClientX, esto confirma una lectura de datos exitosa.

Preguntas frecuentes

¿Los PLC utilizan Modbus?

Sí, los PLC suelen utilizar Modbus para la comunicación en la automatización industrial. Modbus permite un intercambio fluido de datos entre dispositivos, como sensores, actuadores y sistemas de control, lo que garantiza la interoperabilidad incluso entre dispositivos de diferentes fabricantes. Muchos PLC, incluyendo la serie Allen-Bradley ControlLogix, son compatibles con Modbus TCP, que aprovecha Ethernet para una comunicación rápida y fiable, lo que lo convierte en la opción preferida para los sistemas industriales modernos en red.

¿Es Rockwell lo mismo que Allen-Bradley?

Rockwell es la empresa matriz de Allen-Bradley, una reconocida marca bajo su paraguas. Allen-Bradley se especializa en la fabricación de controladores lógicos programables (PLC), sistemas de control industrial y productos de automatización. Mientras que Allen-Bradley se centra en el hardware y las soluciones, Rockwell gestiona la cartera más amplia, que incluye software, servicios y tecnologías avanzadas de automatización. Esto hace que ambas estén estrechamente relacionadas, pero no sean idénticas.

¿Para qué se utiliza ControlLogix?

ControlLogix es una línea de controladores lógicos programables (PLC) de alto rendimiento de Allen-Bradley, diseñados para gestionar sistemas de automatización industrial complejos a gran escala. Se utilizan para controlar y supervisar procesos, maquinaria y líneas de producción con precisión y escalabilidad. Los PLC ControlLogix son ideales para aplicaciones que requieren una integración fluida, comunicación en tiempo real y funciones de seguridad avanzadas, lo que los convierte en la opción preferida en sectores como la fabricación, la energía y la logística. Su diseño modular y la compatibilidad con múltiples protocolos de comunicación, incluido Modbus TCP, mejoran la flexibilidad y la eficiencia en entornos de automatización exigentes.

¿Qué son los PLC de Allen-Bradley?

Los PLC Allen-Bradley son controladores lógicos programables avanzados desarrollados por Rockwell, diseñados para automatizar y optimizar procesos industriales. Conocidos por su fiabilidad y flexibilidad, estos PLC abarcan desde controladores compactos como la serie MicroLogix para tareas a pequeña escala hasta soluciones de alto rendimiento como la serie ControlLogix para sistemas grandes y complejos. Los PLC Allen-Bradley admiten diversos protocolos de comunicación, como EtherNet/IP y Modbus TCP, lo que garantiza una integración perfecta con diversos equipos y redes industriales. Con un rendimiento robusto y amplias capacidades de programación, son un pilar fundamental de la automatización moderna.

¿Cuál es la diferencia entre Rockwell Automation y Allen-Bradley?

Rockwell Automation es la empresa matriz, líder mundial en automatización industrial y soluciones de transformación digital. Allen-Bradley es una marca insignia de Rockwell, especializada en productos de hardware como controladores lógicos programables (PLC), sistemas de control de motores y componentes industriales. Si bien Rockwell cuenta con una amplia cartera de productos, que incluye software y servicios, Allen-Bradley se centra en ofrecer hardware de alta calidad para sistemas de automatización. Juntos, ofrecen soluciones integrales para operaciones industriales en todo el mundo.

¿Qué es ControlLogix 5580?

El ControlLogix 5580 es un controlador lógico programable (PLC) de alto rendimiento de Allen-Bradley, perteneciente a la serie ControlLogix. Está diseñado para tareas complejas de automatización industrial que requieren una capacidad de procesamiento avanzada, comunicación en tiempo real y funciones de seguridad mejoradas. Con capacidades Ethernet integradas y compatibilidad con protocolos como Modbus TCP y EtherNet/IP, el 5580 proporciona un manejo de datos más rápido y una mayor escalabilidad del sistema. Su diseño modular permite una integración fluida con diversas aplicaciones industriales, lo que lo convierte en la opción preferida para entornos de automatización exigentes.

¿Para qué se utiliza el software Studio 5000?

Studio 5000 es el entorno de desarrollo integrado (IDE) para programar y configurar controladores lógicos programables (PLC) de Allen-Bradley, incluyendo las series ControlLogix y CompactLogix. Optimiza el desarrollo de sistemas de automatización industrial al ser compatible con múltiples lenguajes de programación, como diagrama de contactos (LD) y texto estructurado (ST). Studio 5000 se utiliza para diseñar, simular y gestionar aplicaciones de control, lo que permite una configuración fluida de hardware, comunicación y funciones de seguridad avanzadas. Su interfaz intuitiva mejora la eficiencia, convirtiéndolo en una herramienta clave para los proyectos modernos de automatización industrial.

¿ControlLogix admite Modbus TCP?

Sí, los PLC ControlLogix son compatibles con Modbus TCP mediante AOI o módulos dedicados como el MVI56-MCM. Esto les permite comunicarse con dispositivos compatibles con Modbus a través de redes Ethernet. Al habilitar Modbus TCP, los PLC ControlLogix pueden intercambiar datos en tiempo real con equipos de terceros, lo que los hace altamente adaptables a diversos sistemas de automatización industrial.

¿Qué protocolo utiliza Allen-Bradley PLC?

Los PLC Allen-Bradley admiten diversos protocolos de comunicación para garantizar flexibilidad e integración fluida en entornos industriales. Estos incluyen EtherNet/IP para comunicación Ethernet de alta velocidad, DeviceNet para redes a nivel de dispositivo, ControlNet para control en tiempo real, E/S remotas para sistemas distribuidos de entrada/salida y protocolos serie RS-232/RS-485. Esta diversa compatibilidad con protocolos permite que los PLC Allen-Bradley se adapten a una amplia gama de necesidades de automatización.

¿Qué es el protocolo Modbus TCP?

Modbus TCP es un protocolo de comunicación basado en Ethernet que se utiliza en la automatización industrial para intercambiar datos entre dispositivos como PLC, sensores y sistemas de control. Amplía el protocolo Modbus tradicional al aprovechar TCP/IP para una comunicación más rápida y fiable a través de redes Ethernet. Modbus TCP funciona con un modelo cliente-servidor, lo que permite compartir datos en tiempo real sin interrupciones entre diversos equipos. Su simplicidad, escalabilidad y compatibilidad con dispositivos de múltiples fabricantes lo convierten en la opción estándar para los sistemas industriales modernos.