PLC Rockwell CompactLogix como servidor Modbus TCP: um tutorial rápido

A automação industrial moderna gira em torno da troca de dados perfeita, e poucos protocolos cumprem essa promessa tão bem quanto o Modbus TCP. Seja para conectar sensores , controladores ou sistemas inteiros, o Modbus TCP se consolidou como uma solução essencial para comunicação confiável. No coração de muitas configurações de automação bem-sucedidas estão os PLCs da Allen-Bradley, reconhecidos mundialmente por sua durabilidade, desempenho e adaptabilidade. Em muitos casos, esses mesmos PLCs agora também enviam dados para a nuvem , possibilitando análises em tempo real e recursos de monitoramento remoto.

Este breve tutorial explora como configurar um PLC Rockwell CompactLogix como um servidor Modbus TCP, fornecendo o essencial para configurar e gerenciar o fluxo de dados. Ao longo do caminho, também oferece uma visão geral dos PLCs Allen-Bradley — explicando por que eles continuam sendo uma escolha popular em ambientes industriais — e explora a flexibilidade do Modbus TCP para compartilhamento de dados em tempo real. Prepare-se para descobrir como essas duas potências se unem para otimizar as operações e abrir as portas para a automação deedge .

Por que escolher um PLC CompactLogix da Allen-Bradley?

Os PLCs CompactLogix da Allen-Bradley são a solução ideal para automação industrial, oferecendo o equilíbrio perfeito entre desempenho, escalabilidade e custo-benefício. Com o respaldo do legado centenário da Rockwell Automation, a família CompactLogix oferece soluções de controle confiáveis ​​para uma ampla gama de aplicações.

Os PLCs CompactLogix se destacam em sistemas de médio porte e configurações de controle distribuído, onde eficiência e adaptabilidade são essenciais. Com poder de processamento robusto e conectividade versátil, eles se sobressaem no gerenciamento de tarefas complexas de automação, mantendo a facilidade de uso. Acessar e gerenciar informações diretamente do nível da máquina é crucial na automação industrial , e os PLCs CompactLogix fornecem as ações em tempo real, métricas e visualizações necessárias para atingir esse objetivo.

Os PLCs CompactLogix utilizam o Studio 5000, um software poderoso e fácil de usar. Essa ferramenta permite que os usuários programem os PLCs usando diversas linguagens, como lógica ladder, texto estruturado e diagramas de blocos de função, possibilitando um desenvolvimento e implantação mais rápidos.

Eis por que os PLCs CompactLogix são uma escolha confiável:

• Desempenho: Os PLCs CompactLogix oferecem controle confiável com altas velocidades de processamento, garantindo operação eficiente mesmo em aplicações exigentes.
• Escalabilidade: Ideal para sistemas que precisam de espaço para crescer, os PLCs CompactLogix suportam expansão com módulos e dispositivos adicionais, tornando-os adequados para ambientes industriais dinâmicos.
• Versatilidade: Esses PLCs suportam múltiplos protocolos de comunicação, permitindo uma integração perfeita com diversos sistemas industriais para facilitar a coleta de dados.
• Relação custo-benefício: Os PLCs CompactLogix oferecem alto desempenho a um custo menor em comparação com sistemas maiores como o ControlLogix, tornando-os uma escolha prática para projetos de automação de médio porte.
• Durabilidade: Projetados para uso industrial, os PLCs CompactLogix são construídos para suportar condições adversas, garantindo tempo de inatividade mínimo e confiabilidade a longo prazo.

Para empresas que buscam uma solução de controle flexível, acessível e de alto desempenho, os PLCs CompactLogix da Allen-Bradley oferecem uma combinação incomparável de recursos e confiabilidade. Sua capacidade de adaptação às necessidades industriais em constante evolução os torna um ativo valioso para alcançar a excelência operacional.

Tipos de PLCs Allen-Bradley

Os PLCs Allen-Bradley, desenvolvidos pela Rockwell Automation, atendem a diversas necessidades de automação industrial. Desde unidades compactas para operações de pequena escala até sistemas avançados para processos complexos, a gama garante que haja um controlador adequado para cada aplicação. Os primeiros modelos de PLCs não possuíam análises e estruturas de dados avançadas, mas os modelos modernos agora incluem esses recursos, aprimorando suas capacidades e eficiência.

MicroLogix

A série MicroLogix é compacta, econômica e ideal para tarefas de automação em pequena escala. Esses controladores oferecem desempenho confiável e recursos de programação robustos, tornando-os uma escolha prática para empresas que buscam soluções acessíveis para requisitos de automação simples. Eles também coletam dados de diversos dispositivos e protocolos, o que é crucial para o gerenciamento eficiente de dados e análises avançadas em automação de pequena escala.

CompactLogix

Como opção intermediária, CompactLogix oferecem o equilíbrio perfeito entre desempenho e escalabilidade. São ideais para sistemas de complexidade média, onde a seleção e definição de variáveis ​​relevantes do PLC são cruciais para a coleta e o monitoramento eficazes de dados. Eles podem lidar com tarefas maiores em comparação com a série MicroLogix.

ControlLogix

ControlLogix são a série principal, projetada para sistemas de automação de grande escala e alta complexidade. Esses controladores oferecem poder de processamento excepcional, modularidade e flexibilidade. Com recursos como integração perfeita, comunicação em tempo real e funções de segurança avançadas, os PLCs ControlLogix são a referência para aplicações exigentes.

PLC-5

A PLC-5 é uma linha consagrada, reconhecida por sua confiabilidade e robustez. Embora não seja mais a opção preferencial para novas instalações, muitas fábricas ainda dependem de controladores PLC-5 para operações críticas, principalmente em sistemas que utilizam comunicação Data Highway Plus.

SLC 500

Outra série consagrada, os SLC 500 eram soluções de gama média antes do surgimento do CompactLogix. Conhecidos por sua durabilidade e simplicidade, os PLCs SLC 500 desempenharam um papel significativo na automação industrial durante seu auge. Embora modelos mais recentes tenham tomado seu lugar, eles continuam sendo equipamentos valiosos em muitos sistemas consolidados.

A ampla gama de PLCs da Allen-Bradley garante uma solução para cada necessidade, desde sistemas legados que resistiram ao teste do tempo até controladores deedge que impulsionam o futuro da automação industrial.

Requisitos

Requisitos de hardware

1. Série Allen-Bradley CompactLogix 5380.

Observação: A série CompactLogix 5380 não oferece suporte nativo a Modbus TCP ou RTU. Por esse motivo, uma Instrução Adicional (AOI) é usada para implementar Modbus TCP. Se você usar qualquer outro modelo que ofereça suporte nativo a Modbus, poderá ignorar esta etapa.

2. Cabo Profinet/Ethernet

Requisitos de software

1. Studio 5000 (você pode usar a versão de avaliação baixada deste link )
2. Instruções do complemento Modbus TCP v2.04
3. ModbusClientX (você pode usar o software baixado deste link )

Guia passo a passo

Etapa 1: Criando o projeto no Studio 5000

1. Abra o Studio 5000 e clique em 'Novo Projeto'. Na nova janela, selecione 'Logix' no painel esquerdo e, em seguida, selecione '5069-L320ER CompactLogix 5380 Controller'.

2. Complete a configuração de acordo com as características do seu projeto.

Etapa 2: Baixe o AOI e configure a tarefa

1. Acesse este link da Rockwell e baixe o arquivo chamado 'Instruções do complemento Modbus TCP para controladores ControlLogix e CompactLogix, versão AOI 2.04.00'.

2. De volta ao Studio 5000, clique com o botão direito em 'Tarefas' ⟶ 'Nova Tarefa'. Dê um nome à tarefa, certifique-se de que seu 'tipo' seja periódico e defina o período para 20 ms. A Rockwell recomenda que a taxa seja de 10 ms ou superior (taxas mais lentas reduzirão a carga do controlador e o desempenho, enquanto taxas mais rápidas aumentarão o desempenho, mas adicionarão uma carga significativa ao controlador).

3. Crie um programa dentro da nova tarefa. Para isso, clique com o botão direito do mouse na tarefa ⟶ 'Adicionar' ⟶ 'Novo Programa'. Dê um nome a ele.

4. Agora vamos criar uma nova rotina dentro deste novo programa. Para isso, clique com o botão direito do mouse no programa ⟶ 'Adicionar' ⟶ 'Nova Rotina'. Dê um nome a ela e, na opção “no programa ou fase”, defina-a como “MainProgram”.

5. Em seguida, crie outra rotina (que chamamos de TCPServer). Dê um nome a ela e, na opção “no programa ou fase”, defina-a como “ModbusTCPProgram”.

6. Abra sua rotina principal (chamada “TCPMain” em nosso caso) e, dentro dela, chame a outra rotina (“TCPServer”) clicando no ponto de interrogação e selecionando a outra rotina no menu suspenso.

(Esta imagem não pertence a este projeto específico, mas ilustra o processo).

Observação: Embora seja possível criar tudo em uma única rotina, é uma boa prática dividir as tarefas em várias rotinas.

7. Abra a rotina secundária (“TCPServer”, no nosso caso), clique com o botão direito do mouse no diagrama de contatos e selecione a opção “importar degraus”. Uma janela pop-up será exibida; procure a pasta onde você baixou o AOI (dentro do arquivo 'Logic'), selecione o arquivo 'raC_Opr_NetModbus TCPServer_Rung.L5X '. O AOI Modbus TCP será adicionado à rotina.

Após importar a AOI com sucesso, a janela do programa deverá ter a seguinte aparência:

Nota: Para obter detalhes sobre a implementação da AOI, recomenda-se fortemente a leitura da documentação disponível no arquivo ZIP baixado.

Etapa 3: Faça o download do programa para o CLP

1. Agora, a etapa final é baixar o projeto para o CLP. Vá até a aba 'Comunicação'. Selecione 'Quem está ativo'. Vamos baixar o programa com todas as configurações padrão, exceto 'Inp_Enable', que definimos como 1.
2. Uma nova janela do RSLinx será aberta. Expanda a opção “AB_ETHIP-1, Ethernet”, procure seu PLC na lista, selecione-o e clique em “download”.
   

Você deverá ver o status de referência da conexão como “sts_waiting”.

3. Agora, clique com o botão direito do mouse em “Ref_ModbusData” e selecione “Monitor Server_01_Data”. Isso deverá abrir uma janela semelhante à mostrada abaixo:

4. Nesta janela, expanda os registradores de retenção e insira quaisquer valores aleatórios.

Este é o valor que deve ser exibido ao consultar o registro correspondente usando qualquer cliente Modbus. Testaremos isso na próxima seção da postagem.

Etapa 4: Teste a comunicação Modbus com o ModbusClientX

Para verificar se o PLC está funcionando corretamente como um servidor Modbus TCP, usamos a ferramenta ModbusClientX para consultar o PLC em busca de dados Modbus.

1. Abra o ModbusClientX e selecione Modbus TCP.
2. Insira o endereço IP do seu PLC e clique em “conectar”.

3. Clique em “Ler de 0 a 9” para coletar os dados armazenados na matriz de dados do CLP:

Se os valores que você inseriu anteriormente no Studio 5000 aparecerem aqui, isso confirma que a comunicação Modbus TCP está funcionando conforme o esperado.

Parabéns, seu PLC agora está funcionando como um servidor Modbus e pronto para receber consultas de um cliente Modbus!

Utilizando um Gateway IoT como cliente Modbus

Na automação industrial, a coleta de dados de um servidor Modbus geralmente é apenas o começo. Para explorar todo o potencial desses dados, é essencial torná-los acessíveis para monitoramento e análise remotos. É aí que entram gatewayIoT .

gateway IoT combinam recursos de rede tradicionais com funcionalidades avançadas como comunicação Modbus e MQTT. Esses dispositivos atuam como uma ponte, consultando dados do servidor Modbus (neste caso, seu PLC ControlLogix) e encaminhando-os para plataformas IoT industrial ou sistemas remotos para visualização e processamento.

Em vez de usar um cliente Modbus simulado, como demonstrado anteriormente, daremos um passo adiante, configurando um gateway IoT para funcionar como cliente Modbus. Essa abordagem permite a integração perfeita com soluçõesIoT , fornecendo acesso em tempo real a dados operacionais valiosos. Vamos percorrer o processo passo a passo.

Neste exemplo, usaremos um gateway Teltonika:

1. Acesse a página de login do gateway Teltonika usando o endereço IP, que geralmente é “192.168.1.1” por padrão. Faça login usando as credenciais do gateway(geralmente encontradas na parte traseira do dispositivo).

2. Após efetuar o login, você deverá ver uma interface semelhante à mostrada abaixo. Navegue até a seção “Modbus”.

3. Como estamos usando nosso PLC como servidor e nosso gateway como cliente, certifique-se de que a opção “Modbus TCP slave” não esteja habilitada.

4. Acesse a aba “Modbus TCP Master”. Aqui, adicionaremos o CLP como um dispositivo escravo.

5. Clique em “adicionar”. Em seguida, configure os parâmetros do dispositivo escravo de acordo com os detalhes do seu projeto. Em nosso exemplo, usamos o endereço IP e a porta Modbus (502 por padrão) do nosso CLP.

6. Desça a página até a seção chamada “configuração de solicitações”. Clique em “adicionar” e preencha os seguintes campos de acordo com o seu projeto: 

• Nome: Use um nome significativo para os dados que você deseja ler.
• Tipo de dados: Selecione o tipo de dados apropriado.
• Função: Se desejar apenas ler, selecione “ler registro de retenção”.
• Primeiro registo: O endereço do registo do PLC.
• Contagem de registros: O comprimento dos dados (quantos registros eles ocupam).
• Ativado: Marque esta opção para coletar dados continuamente.

7. Agora clique em “testar”. Se a configuração estiver correta, você deverá ver o valor do registrador do CLP aparecer na parte inferior. No nosso caso, ele mostra o valor “12345”, que foi armazenado no primeiro registrador do nosso CLP.

8. Clique em “salvar” para finalizar o processo.

Agora o gateway está consultando dados continuamente do PLC, atuando como um cliente Modbus.

Perguntas frequentes

O que é o protocolo Modbus TCP?

Modbus TCP é um protocolo de comunicação industrial que permite a troca de dados em redes Ethernet. Ele se baseia no protocolo Modbus tradicional, encapsulando mensagens em pacotes TCP/IP, o que o torna ideal para sistemas de automação modernos. Amplamente utilizado em diversos setores, permite a comunicação contínua entre controladores lógicos programáveis ​​(CLPs), sensores, interfaces homem-máquina (IHMs) e sistemas SCADA . Conhecido por sua simplicidade, o Modbus TCP garante compatibilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes, tornando-se a escolha preferida para transferência de dados eficiente e confiável em ambientes industriais.

O CompactLogix 5380 suporta Modbus TCP?

O CompactLogix 5380 não oferece suporte nativo ao Modbus TCP. No entanto, ele pode ser configurado para funcionar com Modbus TCP usando uma "Instrução Adicional" (AOI), disponível gratuitamente na Rockwell Automation. Essa AOI permite que o CompactLogix se comunique como um servidor ou cliente Modbus TCP, possibilitando a integração perfeita com outros dispositivos compatíveis com Modbus.

O que é CompactLogix?

O CompactLogix é uma série de controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) desenvolvida pela Rockwell Automation sob a marca Allen-Bradley. Projetado para sistemas de automação de médio porte, oferece um equilíbrio entre desempenho, escalabilidade e custo-benefício. Os CLPs CompactLogix fornecem recursos de processamento avançados, suporte a múltiplos protocolos de comunicação e integração perfeita com o software Studio 5000 da Rockwell. Essas características tornam o CompactLogix uma solução versátil para aplicações que vão desde o controle de máquinas até sistemas distribuídos, proporcionando automação confiável e eficiente para ambientes industriais.

Como coletar dados de um PLC para um PC?

Para obter dados de um CLP para um PC, é necessário estabelecer comunicação entre os dois dispositivos usando um protocolo compatível, como Modbus TCP ou EtherNet/IP. Primeiro, configure o CLP para compartilhar pontos de dados específicos, como tags ou registradores, que o PC possa acessar. Em seguida, conecte o CLP ao PC por meio de um cabo Ethernet ou através de uma rede. Utilize um software SCADA , um aplicativo IHM ou um programa personalizado para ler os dados. Muitas ferramentas de software também permitem registrar e analisar os dados coletados, fornecendo informações valiosas para o seu sistema de automação.

Qual software é usado para programar os PLCs da Allen-Bradley?

Os PLCs da Allen-Bradley, incluindo a série CompactLogix, são programados usando o Studio 5000 Logix Designer . Este poderoso software oferece uma interface intuitiva para a criação e o gerenciamento de projetos de sistemas de controle. Ele suporta múltiplas linguagens de programação, como lógica ladder, texto estruturado e diagramas de blocos de função, tornando-o versátil para diversas tarefas de automação. O Studio 5000 também agiliza o desenvolvimento com recursos como programação baseada em tags e ferramentas de configuração integradas, garantindo um projeto de sistema eficiente e confiável.

O que é um PLC Allen-Bradley?

Um PLC Allen-Bradley é um controlador lógico programável desenvolvido pela Rockwell Automation, projetado para automatizar e controlar processos industriais. Conhecidos por sua confiabilidade e flexibilidade, esses controladores são utilizados em uma ampla gama de aplicações, desde linhas de produção até sistemas de gerenciamento de energia. Os PLCs Allen-Bradley, como as séries CompactLogix e ControlLogix, oferecem poderosos recursos de processamento, suportam múltiplos protocolos de comunicação como EtherNet/IP e Modbus TCP e se integram perfeitamente ao software Studio 5000. Eles são a base da automação industrial moderna, possibilitando soluções de controle eficientes, precisas e escaláveis.

Qual software é usado para definir a configuração de dados dos PLCs da Allen-Bradley?

A configuração de dados dos PLCs Allen-Bradley é definida usando o Studio 5000 Logix Designer . Este software permite criar e gerenciar tags, mapear pontos de dados e configurar parâmetros de comunicação para uma integração perfeita com outros dispositivos. Com sua interface intuitiva e ferramentas versáteis, o Studio 5000 facilita a configuração de dados para protocolos como Modbus TCP e EtherNet/IP, garantindo uma comunicação eficiente e confiável em sistemas de automação industrial.

Qual é a melhor opção para coleta de dados: Modbus RTU ou Modbus TCP/IP?

A escolha entre Modbus RTU e Modbus TCP/IP depende das necessidades específicas da sua aplicação. O Modbus RTU é ideal para redes menores e sistemas legados, pois opera em comunicação serial (RS-232 ou RS-485) e é econômico para coleta de dados em curtas distâncias. Já o Modbus TCP/IP é mais adequado para redes modernas de grande escala. Ele utiliza Ethernet, permitindo transferência de dados mais rápida, maior escalabilidade e suporte a múltiplas conexões simultâneas. Para sistemas industriais que exigem integração perfeita com plataformasIoT ou SCADA , o Modbus TCP/IP costuma ser a opção preferida.

Como faço para enviar dados de PLC para a nuvem?

Para enviar dados de um CLP para a nuvem, comece conectando seu CLP a um gateway ou a um dispositivo edge gateway para recuperar dados do CLP usando protocolos como Modbus TCP ou EtherNet/IP. Em seguida, configure o gateway para encaminhar esses dados para uma plataforma IoT industrial via MQTT, HTTPS ou outro protocolo compatível. Muitas plataformas também oferecem APIs ou conectores dedicados para simplificar a integração. Para soluções avançadas, considere o uso de IoT que podem processar e analisar os dados diretamente na nuvem, permitindo insights e tomada de decisões em tempo real.