PLC Mitsubishi como servidor Modbus TCP: um tutorial rápido

Os controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) são a espinha dorsal da automação industrial, garantindo controle preciso e troca de dados perfeita entre dispositivos. Entre as diversas opções de CLPs disponíveis, os CLPs da Mitsubishi se destacam por sua confiabilidade, escalabilidade e recursos avançados. Aliados ao poder do Modbus TCP , esses CLPs podem transformar redes industriais em sistemas interconectados e eficientes, além de transmitir informações cruciais do processo de um CLP para plataformas em nuvem, permitindo análises de dados sofisticadas e monitoramento remoto.

Este tutorial aborda a configuração de um PLC Mitsubishi FX como servidor Modbus TCP. Ao aproveitar a capacidade do Modbus TCP de se comunicar em redes Ethernet, você pode habilitar a troca de dados em tempo real entre o PLC e outros dispositivos em seu sistema de automação. Seja você um engenheiro experiente ou um iniciante em automação industrial , este guia fornece um caminho claro para configurar seu PLC Mitsubishi FX para comunicação Modbus TCP.

PLCs Mitsubishi e Modbus

Por que escolher um PLC da Mitsubishi?

Os PLCs da Mitsubishi são mais do que simples controladores; são um símbolo de confiabilidade e inovação em automação industrial. Com mais de um século de experiência, a Mitsubishi Electric conquistou sua reputação como líder global na fabricação de equipamentos elétricos e eletrônicos, transformando indústrias em todo o mundo.

• Confiabilidade comprovada

Os PLCs da Mitsubishi são utilizados por diversos setores, desde a indústria até a energia e o transporte. Seu design robusto garante operação confiável mesmo nos ambientes mais severos. Seja controlando máquinas complexas ou gerenciando a troca de dados em uma rede, os PLCs da Mitsubishi oferecem desempenho consistente.

• Inovação em sua essência

Os PLCs da Mitsubishi incorporam recursos deedge , como processamento de alta velocidade, integração perfeita em rede e compatibilidade com protocolos como Modbus TCP, tornando-os uma escolha inteligente para aplicações industriais modernas.

• Escalabilidade e Flexibilidade

Desde modelos compactos para aplicações de pequena escala até sistemas modulares avançados, a Mitsubishi oferece uma ampla gama de PLCs para atender a qualquer projeto. Precisa expandir a funcionalidade? Os PLCs da Mitsubishi são projetados para crescer com o seu negócio, garantindo valor e adaptabilidade a longo prazo.

• Rede de Apoio Global

Com presença em mais de 120 países, a Mitsubishi Electric oferece suporte completo ao cliente e uma vasta gama de recursos. Do treinamento à resolução de problemas, sua equipe global garante implementação e manutenção tranquilas, independentemente da localização de suas operações.

• Conhecimento especializado em setores específicos

Os PLCs da Mitsubishi são projetados para atender às demandas de setores específicos, incluindo automotivo, embalagens e energias renováveis. Seus recursos especializados, combinados com a compatibilidade com protocolos líderes como Modbus TCP, tornam a integração perfeita e eficiente.

Tipos de PLCs da Mitsubishi

A Mitsubishi oferece uma ampla gama de PLCs para atender às necessidades de diversos setores e aplicações. De controladores compactos para operações de pequena escala a sistemas avançados para automação em larga escala, os PLCs da Mitsubishi proporcionam desempenho robusto, escalabilidade e confiabilidade. Abaixo, apresentamos uma visão geral das principais séries de PLCs da Mitsubishi e seus pontos fortes.

Série MELSEC iQ-R — Ideal para controle em média e grande escala

A série MELSEC iQ-R foi projetada para enfrentar os desafios da automação moderna. Ela prioriza a produtividade, a qualidade e a segurança, ao mesmo tempo que reduz o custo total de propriedade. Esta série apresenta:

• Potência de processamento aprimorada : Garante uma produção confiável com tempo de inatividade reduzido.
• Recursos de cibersegurança : Inclui filtros de acesso baseados em IP, autenticação de usuário e chaves de segurança de hardware.
• Integração com a Indústria 4.0 : Uma função de banco de dados integrada transforma dados brutos em informações úteis.
• Compatibilidade perfeita : Compatível com versões anteriores do hardware e software da série MELSEC-Q para facilitar a migração.

A série iQ-R é ideal para fabricantes que buscam soluções escaláveis ​​e de alto desempenho com opções avançadas de conectividade.

Série MELSEC iQ-F — Perfeita para aplicações de pequena escala e autônomas.

A série MELSEC iQ-F combina um formato compacto com funcionalidades poderosas. Esta série foi projetada para projetos de automação de pequeno a médio porte e inclui recursos como:

• Processamento de alta velocidade : tempos de resposta rápidos para operações de ritmo acelerado.
• Ethernet integrada : Simplifica a integração em redes modernas.
• Slot para cartão SD : Suporta armazenamento e transferência de dados seguros.
• Opções flexíveis de E/S : Suporta uma ampla gama de entradas/saídas digitais e analógicas.

Com seu preço acessível e facilidade de uso, a série iQ-F é uma escolha confiável para sistemas autônomos e configurações de automação de menor porte.

Série MELSEC-Q — Excelência em automação de média a grande escala

Desde o seu lançamento em 1999, a Série MELSEC-Q tem sido um pilar da automação industrial. Ela continua sendo a solução ideal para indústrias que necessitam de:

• Arquitetura Multi-CPU : Gerencia múltiplos processos simultaneamente para maior eficiência.
• Processamento de instruções em alta velocidade : Aumenta o desempenho geral do sistema para atender às demandas da produção moderna.
• Escalabilidade : Suporta aplicações complexas com opções versáteis de CPU e módulos.

A Série Q oferece confiabilidade incomparável para operações que exigem precisão e velocidade.

Série MELSEC-L — Controladores compactos com recursos avançados

A série MELSEC-L é um CLP compacto que oferece funcionalidades normalmente associadas a sistemas de controle maiores. Os principais recursos incluem:

• Entradas e funções integradas : Reduz a necessidade de módulos adicionais.
• Exibição no dispositivo : Permite verificar o status e solucionar erros sem a necessidade de um computador.
• Suporte para cartão de memória SD : Permite armazenamento e recuperação rápidos de dados.

Esta série é ideal para aplicações que requerem um tamanho reduzido, mas que demandam recursos avançados.

Série MELSEC-F — Simples e escalável para operações de pequena escala

A série MELSEC-F (CLP da série FX) é reconhecida por sua versatilidade e facilidade de uso em aplicações autônomas. Os principais recursos incluem:

• Funcionalidades integradas : Inclui contadores de alta velocidade, posicionamento, portas de comunicação e muito mais.
• Escalabilidade : As unidades de expansão permitem a integração perfeita de módulos analógicos, de comunicação e de controle de sensores.
• Dimensões compactas : Otimizado para sistemas de pequena escala, mantendo um desempenho robusto.

A Série FX é uma solução confiável para aplicações que exigem simplicidade e flexibilidade.

O que é Modbus?

Modbus é um protocolo de comunicação amplamente utilizado em automação industrial para troca de dados entre dispositivos. Desenvolvido em 1979 pela Modicon, foi projetado para facilitar a comunicação simples e confiável entre controladores lógicos programáveis ​​(CLPs), sensores e outros dispositivos. Sua estrutura direta e natureza aberta o tornaram um padrão nas indústrias de manufatura, energia e transporte.

O protocolo organiza os dados em registradores e bobinas, permitindo que os dispositivos compartilhem valores numéricos ou estados discretos. O Modbus possui diversas variantes, incluindo Modbus RTU para comunicação serial e Modbus TCP para redes Ethernet. Essas opções o tornam versátil, suportando tanto sistemas locais quanto distribuídos. O Modbus é comumente utilizado em monitoramento de dados, controle de equipamentos e sistemas de supervisão, onde a comunicação previsível e eficiente é essencial.

Apesar de sua idade, o Modbus permanece relevante devido à sua simplicidade, interoperabilidade e ampla adoção em equipamentos industriais. Sua capacidade de integrar dispositivos de diferentes fabricantes garante que ele continue desempenhando um papel vital nos modernos sistemas de automação.

Modbus TCP e suas vantagens

Modbus TCP é uma variante do protocolo de comunicação Modbus projetada para operar em redes Ethernet. Ao contrário do Modbus RTU, que utiliza comunicação serial, o Modbus TCP aproveita o Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) para permitir uma troca de dados mais rápida e flexível. Essa adaptação moderna do protocolo simplifica a integração com a infraestrutura de TI existente e suporta redes maiores com mais dispositivos.

Uma das principais vantagens do Modbus TCP é a capacidade de utilizar hardware Ethernet padrão, eliminando a necessidade de equipamentos de comunicação especializados. Isso não só reduz os custos de instalação, como também permite que os dispositivos se comuniquem a distâncias maiores e em velocidades mais altas. Além disso, o suporte do Ethernet para conexões simultâneas permite que o Modbus TCP processe múltiplas solicitações de clientes de forma eficiente, tornando-o ideal para aplicações que exigem monitoramento ou controle em tempo real.

O Modbus TCP também aprimora a escalabilidade e a interoperabilidade. Com amplo suporte de fabricantes de equipamentos industriais, ele integra perfeitamente dispositivos de diferentes fornecedores em uma única rede. Essa abordagem aberta e padronizada torna o Modbus TCP a escolha preferida para automação industrial, principalmente em sistemas onde flexibilidade, velocidade e compatibilidade são essenciais.

Guia passo a passo

Requisitos

• PLC Mitsubishi FX3S
• Um módulo de comunicação RS-232 ou RS-485 (por exemplo, o FX3U-232ADP-MB ou FX3U-485ADP-MB com um adaptador FX3S-CNV-ADP)
• GX Works2 (o software de programação usado para configurar o CLP e escrever a lógica ladder). Faça o download aqui com uma conta Mitsubishi.
• Software de polling Modbus ( um simulador mestre Modbus para testar os resultados. Usamos o ModbusClientX neste guia ).
• O cabo de comunicação apropriado para o módulo utilizado (RS-232 ou RS-485). Em nosso exemplo, utilizaremos a configuração RS-485.

Configuração de PLC no GX Works2

• Configurações de comunicação:
  • Abra o GX Works2 e crie um novo projeto.

• Vá para "Parâmetros" ⟶ "Configurações de comunicação" ⟶ "Porta serial 1 (ou 2)".
• Defina os seguintes parâmetros:
  • Velocidade de transmissão: iguale a taxa de transmissão Modbus (por exemplo, 19200).
  • Comprimento dos dados: 8 bits
  • Paridade: Igual
  • Bit de parada: 1 bit

• Lógica em escada:

Para configurar o CLP como um servidor Modbus TCP, você precisará escrever um código ladder para mapear os registradores Modbus aos registradores de dados internos do CLP (registradores D):

Explicação do exemplo mostrado na imagem:

1. M8411:

O M8411 habilita as configurações de comunicação Modbus para o canal 1.

2. H1097 (Parâmetros de comunicação):

Escrever H1097 em D8400 define os parâmetros de comunicação:

• dados de 8 bits
• Paridade igual
• 1 bit de parada
• 19200 bps
• Modo de comunicação RS485

3. D8400 (Registo para Definições de Comunicação):

• Este é o registo designado onde são escritos os parâmetros de comunicação (por exemplo, H1097).

4. D8401 (Configuração do Modo de Protocolo):  

Escrever H11 em D8401 define o protocolo de comunicação do PLC para o modo Modbus RTU Slave, permitindo que ele atue como um escravo na comunicação Modbus.

5. D8411 (Parâmetros de temporização):

• Escrever K10 em D8411 configura os parâmetros de temporização para a comunicação Modbus.

6. D8414 (Endereço de Escravo):

• Escrever H1 em D8414 define o endereço escravo Modbus do PLC como 1.

Após configurar a lógica ladder, compile o programa pressionando F4 (Windows).

• Por fim, acesse Online ⟶ Gravar no CLP ⟶ Parâmetro + Programa ⟶ Executar. O programa será gravado no CLP. 

Agora seu PLC está atuando como um servidor Modbus (ou escravo) e está pronto para receber consultas de um cliente.

Testando o CLP com ModbusClientX

Agora vamos testar a configuração do CLP usando nosso computador como um cliente Modbus com o software ModbusClientX.

1. Instale e abra o ModbusClientX

• Baixe o ModbusClientX a partir deste link e instale-o.
• Abra o ModbusClientX.

2. Conectando

• Criar uma nova conexão.
• Selecione "RTU" como modo Modbus.
• Selecione a porta COM correta.
• Configure as definições de comunicação para corresponderem ao PLC (taxa de transmissão, paridade, etc.).
• Clique em “conectar”.

3. Ler dados do CLP

• Configure o "ID do escravo" para corresponder ao número da estação do PLC.
• Clique em "Ler" do endereço 0 ao 9.
• Os valores atuais armazenados nos registradores M e D do CLP devem agora ser exibidos.
• Quaisquer dados armazenados por sensores ou dispositivos de campo nesses registros agora estarão acessíveis ao dispositivo mestre.

4. Verificar a comunicação

Agora, vamos dar mais um passo para verificar se as alterações nos registros Modbus são refletidas corretamente no dispositivo mestre.

• Modifique a lógica ladder do PLC para escrever um valor nos registradores M ou D.
  • Por exemplo, adicione uma linha para usar M8001 para escrever o número constante 10 no registrador de memória D0.

• Crie e escreva o programa para o CLP (Controlador Lógico Programável).
• Utilize o Modo Monitor para verificar se os valores foram gravados corretamente no CLP.

Agora você deverá ver os valores esperados exibidos.

5. Verifique se o ModbusClientX possui valores atualizados

• Abra o ModbusClientX. O valor no endereço 0 agora deve exibir 10.

• Modifique outros valores de registro no CLP e monitore as alterações no ModbusClientX.
• Você também pode usar o dispositivo mestre para gravar valores nos registradores do CLP:
  • Clique duas vezes em qualquer registrador de retenção no ModbusClientX.
  • Insira um valor (por exemplo, escreva 20 no registrador D1).
  • Clique em "Gravar no dispositivo" para enviar o valor para o CLP.

6. Confirme as alterações no CLP

• No GX Works2, acesse Online → Monitor → Device Buffer/Memory Batch.
• No campo Nome do dispositivo, digite D0 e pressione Enter.
• Deverá aparecer uma tabela mostrando que D0 e D1 refletem os valores escritos por ModbusClientX.

Neste ponto, o PLC está se comunicando com sucesso como um servidor Modbus TCP, e o dispositivo mestre pode ler e gravar valores de registro em tempo real.

Utilizar Gateway IoT como cliente Modbus

Na automação industrial, a coleta de dados de um servidor Modbus é apenas o começo. Frequentemente, há a necessidade de visualizar esses dados remotamente para monitoramento e análise. É aí que entra em cena um gateway IoT . Com seu suporte integrado para comunicação Modbus e MQTT, o gateway pode substituir o cliente simulado usado anteriormente neste guia. Ao configurar o gateway IoT como um cliente Modbus, ele pode coletar dados diretamente do PLC Mitsubishi e transmiti-los perfeitamente para plataformas IoT industriais ou sistemas remotos para visualização e processamento posterior.

Vamos fazer isso passo a passo.

• Acesse a página de login do gatewayTeltonika. Por padrão, o endereço é 192.168.1.1, ou consulte o manual do seu gatewaypara obter as credenciais.

• Após efetuar o login, você deverá ver uma janela semelhante à mostrada abaixo. Navegue até a opção “Modbus” dentro do menu “serviços”.

• Certifique-se de que a opção Modbus TCP slave esteja desativada. Isso porque usaremos o gateway como mestre/cliente e o PLC como escravo/servidor.

• Acesse a aba “Modbus Serial Master” e, em seguida, a aba “RS485”. Aqui, adicionaremos o CLP como um dispositivo escravo. Adicione as configurações do escravo conforme definido anteriormente.

• Clique em “adicionar”. Em seguida, edite os parâmetros do dispositivo escravo. Configure o dispositivo escravo da seguinte forma (você deve inserir os parâmetros de acordo com as configurações do seu projeto):

• Desça até a seção “configuração da solicitação”. Clique em “adicionar” para adicionar detalhes dos registros do CLP a serem consultados. 

Nome : Dê um nome significativo aos dados que você deseja ler.

Tipo de dados : Selecione um tipo de dados apropriado no menu suspenso.

Função : Se desejar apenas ler, selecione “ler registro de retenção”.

Primeiro Registro : O endereço do registrador do CLP.

Contagem de Registros : O comprimento dos dados (quantos registros eles ocupam).

Ativado : Mantenha esta opção marcada para coletar dados continuamente.

Agora clique em “testar”. Se a configuração estiver correta, você deverá ver o valor do registrador do CLP aparecer na parte inferior. Aqui, ele mostra o valor “10”, que foi armazenado no primeiro registrador do nosso CLP.

• Clique em “salvar” para finalizar o processo.

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

Perguntas frequentes

Qual a diferença entre Modbus RTU e Modbus TCP?

O Modbus RTU utiliza comunicação serial (por exemplo, RS-232 ou RS-485) para transmitir dados em um formato binário compacto, o que o torna eficiente para redes menores com um número limitado de dispositivos. No entanto, ele requer conexões ponto a ponto ou em cadeia, o que pode limitar a escalabilidade.

Por outro lado, o Modbus TCP opera em redes Ethernet usando o Protocolo de Controle de Transmissão (TCP). Ele permite uma comunicação mais rápida, suporta múltiplas conexões simultâneas e se integra facilmente à infraestrutura de TI moderna. Isso torna o Modbus TCP mais adequado para sistemas distribuídos de maior porte que exigem troca de dados em alta velocidade e flexibilidade.

A Mitsubishi fabrica PLCs?

Sim, a Mitsubishi Electric é líder mundial no mercado de controladores lógicos programáveis ​​(CLPs). Sua linha de CLPs inclui uma ampla gama de modelos, como as séries MELSEC iQ-R, iQ-F, Q, L e F, projetados para atender às necessidades de sistemas autônomos de pequena escala, bem como de automação industrial complexa e de grande porte. Os CLPs da Mitsubishi são conhecidos por sua confiabilidade, escalabilidade e compatibilidade com protocolos como Modbus TCP, oferecendo desempenho em diversos setores.

Quantos tipos de PLCs da Mitsubishi existem?

A Mitsubishi oferece diversos tipos de PLCs, cada um projetado para atender a diferentes necessidades de automação. As principais séries incluem o MELSEC iQ-R (sua nova linha principal) para sistemas de médio a grande porte com recursos avançados; o MELSEC iQ-F para aplicações de pequena escala e autônomas; o MELSEC-Q para automação de alta velocidade e grande escala; o MELSEC-L para controle compacto e versátil; e o MELSEC-F (Série FX) para soluções simples e escaláveis ​​em operações de pequena escala. Cada série é projetada para atender a demandas industriais específicas, oferecendo flexibilidade, desempenho e confiabilidade.

Qual linguagem de programação os PLCs da Mitsubishi utilizam?

Os PLCs da Mitsubishi são programados usando lógica ladder, uma linguagem de programação gráfica amplamente utilizada em automação industrial. Eles são compatíveis com ambientes de programação como GX Works2 e GX Works3, que suportam lógica ladder juntamente com outras linguagens padrão IEC 61131-3, como texto estruturado (ST) e diagramas de blocos de função (FBD). Essas opções oferecem flexibilidade tanto para abordagens de programação tradicionais quanto modernas, dependendo da aplicação.

Que software utiliza os PLCs da Mitsubishi Electric?

Os PLCs da Mitsubishi são programados e configurados usando softwares como o GX Works2 e o GX Works3 , ambos parte do pacote de engenharia iQ Works. O GX Works2 é comumente usado para PLCs legados, enquanto o GX Works3 oferece uma interface moderna e recursos avançados para modelos mais recentes, como as séries MELSEC iQ-R e iQ-F. Essas ferramentas suportam lógica ladder, texto estruturado, programação estruturada e programação de blocos de função, proporcionando flexibilidade para uma ampla gama de aplicações industriais.

O que é GX Works2?

O GX Works2 é um software de programação desenvolvido pela Mitsubishi Electric para configurar e programar seus PLCs. Ele suporta diversas linguagens de programação, incluindo lógica ladder, texto estruturado e diagramas de blocos de funções, tornando-o versátil para tarefas de automação industrial. Sucedendo o GX Developer, foi projetado principalmente para PLCs mais antigos e legados, como as séries MELSEC-Q e MELSEC-F, e oferece ferramentas para criar, depurar e manter programas de controle. O GX Works2 é uma solução confiável para engenheiros que trabalham com a robusta linha de controladores lógicos programáveis ​​da Mitsubishi.

O Modbus TCP é compatível com dispositivos de terceiros e sistemas SCADA ?

Sim, o Modbus TCP é amplamente compatível com dispositivos de terceiros e sistemas SCADA . Por ser um protocolo aberto e padronizado, permite integração perfeita entre diferentes fabricantes e plataformas. Isso o torna ideal para conectar PLCs, sensores, IHMs e SCADA em automação industrial. O uso de redes Ethernet garante flexibilidade e escalabilidade, fazendo do Modbus TCP uma escolha confiável para sistemas diversos e interconectados.

Quais são as melhores práticas para escrever lógica ladder para mapear registradores Modbus?

Ao escrever a lógica ladder para mapear os registradores Modbus, comece identificando claramente os de dados do CLP (por exemplo, registradores D) que correspondem aos endereços Modbus necessários. Use convenções de nomenclatura consistentes e organizadas para facilitar a leitura e a resolução de problemas do seu programa. Sempre habilite as configurações de comunicação Modbus (por exemplo, M8411 para CLPs Mitsubishi) e configure cuidadosamente os parâmetros de comunicação para corresponder às configurações do cliente, incluindo taxa de transmissão, paridade e endereço escravo.

Mantenha a lógica simples e modular, mapeando apenas os dados necessários para evitar complexidade desnecessária. Adicione comentários para esclarecer a finalidade de cada etapa e teste seu programa usando um software de polling Modbus para garantir o funcionamento correto. Essas práticas ajudarão a manter uma configuração eficiente e confiável.

Quais são as principais características da série FX de PLCs da Mitsubishi?

A série FX de PLCs da Mitsubishi é conhecida por seu design compacto, processamento de alta velocidade e versatilidade. Inclui recursos integrados como E/S analógicas, comunicação Ethernet, controle de posicionamento e contadores de alta velocidade, tornando-a adequada para uma ampla gama de aplicações. Desde o seu lançamento pela Mitsubishi Electric, a série FX tornou-se referência na classe de controladores compactos, graças, entre outros fatores, ao suporte para expansão contínua por meio de módulos adicionais para controle analógico, de comunicação e de sensores. Sua facilidade de programação e desempenho robusto a tornam uma escolha confiável para sistemas de automação de pequena escala.

Por que os PLCs da série FX da Mitsubishi são considerados controladores compactos de baixo custo?

Os PLCs da série FX da Mitsubishi foram projetados com foco em acessibilidade e eficiência, oferecendo recursos essenciais de automação sem complexidade desnecessária. Seu tamanho compacto oferece muitas vantagens, reduzindo a necessidade de espaço para instalação, enquanto funções integradas, como E/S de alta velocidade, entradas analógicas e portas de comunicação, eliminam a necessidade de módulos adicionais em muitas aplicações. Esse design tudo-em-um minimiza os custos de hardware, tornando-os uma escolha econômica para sistemas de automação de pequena escala ou autônomos, razões que explicam os milhões de instalações de controladores compactos da Mitsubishi.