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Modbus é um protocolo de comunicação amplamente utilizado em sistemas de automação industrial, configurações de casas inteligentes e redes automatizadas para objetos pequenos, como armazéns e estufas. Este protocolo facilita a conexão de diversos tipos de equipamentos a um computador doméstico. O desenvolvimento de projetos como Arduino e Raspberry Pi impulsionou significativamente o interesse em tarefas de robótica e automação. Esse interesse crescente, por sua vez, contribuiu para o aumento da popularidade do Modbus tanto entre hobbyistas quanto profissionais.
Conteúdo
Este artigo discutirá os principais recursos das soluções de software e hardware disponíveis para teste e depuração de Modbus.
Especialistas utilizam ferramentas de software e hardware especializadas para desenvolver e depurar dispositivos Modbus RTU. Quanto aos dispositivos de hardware, a solução mais simples será um conversor RS485/USB. De todos os dispositivos desse tipo, a solução mais eficiente é MOXA UPORT 1130/UPORT 1150. O dispositivo foi projetado para ser fácil de usar e requer habilidades mínimas para ser montado. Existem também soluções mais complexas, como Ethernet/RS-485 (por exemplo, NPORT da MOXA).
Na prática, quando se trata do desenvolvimento de dispositivos Modbus RTU, a função escrava é implementada com mais frequência. Dispositivos escravos incluem vários sensores, relés controlados, módulos de E/S, etc. Dispositivos mestres são criados com menos frequência. Em redes de automação, a função mestre geralmente é realizada por um controlador, que já tem uma pilha Modbus implementada, ou por um servidor OPC/sistema SCADA equipado com um driver Modbus.
Os testes podem ser realizados em diferentes níveis de desenvolvimento de dispositivos Modbus. As soluções de software e hardware para teste de Modbus diferem dependendo da fase de desenvolvimento e do objetivo do teste.
Durante o processo de desenvolvimento, pode surgir uma situação em que um dispositivo recebe uma solicitação e responde a ela (isso pode ser indicado pelos LEDs de recepção/transmissão de pacotes, se esses elementos estiverem previstos no design, ou detectado usando um depurador e definindo um ponto de interrupção), mas os dados não são exibidos no terminal ou em outro programa especializado. Nesse caso, será necessário um sniffer de porta serial dedicado.
Monitor de Porta Serial é um dos melhores softwares de teste de Modbus disponíveis hoje. Esta solução Modbus pode facilmente ler e gravar qualquer dado serial que passe pelas portas COM do sistema. A funcionalidade avançada do aplicativo permite capturar dados em tempo real para que o desenvolvedor possa resolver todos os problemas assim que forem detectados.
Essa ferramenta de teste Modbus pode funcionar no modo terminal, que emula a transferência de dados de uma porta COM monitorada para um dispositivo inserido nela. Esta opção é especialmente conveniente para o teste de comunicação Modbus, pois permite observar a reação de um dispositivo específico a um comando e dados específicos.
Veja o que o nosso cliente diz:
“Eu usei este software e achei-o incrivelmente fácil de usar. Atendeu a todas as minhas expectativas. Como engenheiro eletrônico, usei o software para analisar e comunicar com meus dispositivos domésticos, como meu VMC. Estou planejando criar um módulo de exibição e controle usando este aplicativo. Além disso, usei-o no trabalho em equipamentos industriais. Como técnico de manutenção para equipamentos de detecção e monitoramento de radioatividade em usinas nucleares desenvolvidos pela empresa MIRION, usamos o Monitor de Porta Serial para teste de dados Modbus.”
— AMBROSINI Frédéric
O software dedicado é útil quando é necessário não apenas verificar se um dispositivo funciona (ou seja, se responde corretamente às solicitações), mas também medir o tempo até a falha.
A solução de teste Modbus permite registrar os fluxos de dados de entrada e saída. Além disso, todos os dados coletados podem ser exibidos em diferentes visualizações (tabela, linha, despejo, terminal), o que facilita a comparação e a análise.
Existem muito mais especialistas que depuram sistemas de automação e dispositivos que suportam o protocolo Modbus do que aqueles que desenvolvem esses dispositivos. Assim, com base nas especificidades das tarefas, os requisitos para software Modbus serão ligeiramente diferentes.
Se for necessário conectar um controlador a um único dispositivo escravo, você pode estabelecer uma comunicação serial usando um conversor RS-485/USB, um PC e software ou terminal especializado. Nesse caso, não há necessidade de longos testes seguidos pela análise de vários arquivos de log. Portanto, a lógica de operação e o conjunto de ferramentas não diferirão daqueles usados na fase de teste do desenvolvimento de dispositivos escravos.
Caso você já tenha uma rede de dispositivos pronta, as seguintes tarefas podem ser destacadas:
Para realizar essas tarefas, você precisará de um terminal com a capacidade de criar uma lista de solicitações ou uma ferramenta especializada, como Modbus Poll, um simulador Modbus mestre que permite monitorar vários escravos Modbus e/ou áreas de dados ao mesmo tempo.
Alguns dispositivos Modbus podem ter configurações particulares da interface RS-485 (número de bits de dados, paridade e número de bits de parada). Dispositivos com configurações diferentes não podem operar na mesma rede com o mesmo mestre. A ferramenta mais conveniente para testar e configurar tais dispositivos é um programa de terminal que suporte a troca rápida entre parâmetros de porta pré-instalados ou que trabalhe com várias linhas simultaneamente.
Outro desafio é fornecer troca de dados com um dispositivo que opere sobre um protocolo diferente da especificação padrão do Modbus RTU. Por exemplo, o protocolo do escravo pode ser logicamente semelhante ao Modbus (estrutura do pacote, timeouts, etc.), mas usar algumas funções além do padrão.
Neste caso, será uma boa ideia usar o Modbus Poll, que permite formular solicitações arbitrárias, ou um terminal que suporte funcionalidades semelhantes.