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

No mundo da automação industrial, os controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) Allen-Bradley da Rockwell Automation são referência em confiabilidade e desempenho avançado. A série ControlLogix foi projetada para sistemas complexos e de grande escala que exigem precisão e escalabilidade. A integração destes PLCs com dispositivos Modbus melhora a sua conectividade , permitindo uma comunicação perfeita com dispositivos de terceiros.

Este guia demonstra como configurar o CLP ControlLogix 5580 L85E como um servidor Modbus TCP , usando a Instrução Add-On do Servidor Modbus TCP (AOI). Acompanhe para atender às suas necessidades de automação de forma eficiente, mantendo os mais altos padrões de operação e confiabilidade .

Introdução aos CLPs Modbus e Rockwell Automation/Allen-Bradley

O que é Modbus?

Modbus é um protocolo de comunicação amplamente utilizado, desenvolvido em 1979 pela Modicon, agora parte da Schneider Electric. Ele permite a comunicação perfeita entre dispositivos em sistemas de automação industrial , servindo como ponte para o compartilhamento de dados entre redes. Projetado para oferecer simplicidade e versatilidade, o Modbus é fundamental em muitas configurações de automação.

Basicamente, o Modbus opera como um protocolo mestre-escravo (ou cliente-servidor no Modbus TCP), onde um único dispositivo, conhecido como mestre, inicia a comunicação solicitando dados de um ou mais dispositivos escravos. Esta configuração é ideal para monitoramento e controle em tempo real de equipamentos como sensores , atuadores e PLCs.

O protocolo oferece suporte a vários modos de comunicação, tornando-o adaptável a uma variedade de ambientes:

• Modbus RTU : Protocolo otimizado para comunicação serial em redes RS-485 ou RS-232.
• Modbus TCP : Construído para aproveitar redes Ethernet, fornecendo comunicação mais rápida e confiável para sistemas industriais modernos.

Sua simplicidade e design aberto fizeram do Modbus uma escolha popular para interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes. Essa facilidade de integração garante uma operação tranquila em sistemas complexos, seja transmitindo dados básicos ou orquestrando processos de automação complexos.

Ao utilizar o Modbus, as operações industriais acessam um padrão de comunicação robusto e flexível, perfeito para conectar uma ampla gama de dispositivos.

Compreendendo o protocolo Modbus TCP

Modbus TCP é um protocolo amplamente utilizado para comunicação entre dispositivos em redes IP. Originalmente desenvolvido para comunicação serial, o Modbus evoluiu para atender às demandas da automação industrial moderna, aproveitando as redes Ethernet. Essa evolução resultou no Modbus TCP, que oferece comunicação mais rápida e confiável entre dispositivos.

Na automação industrial, o Modbus TCP é essencial para permitir a troca contínua de dados entre vários componentes, incluindo controladores lógicos programáveis ​​(CLPs), sistemas de controle e outros equipamentos de automação. Ao utilizar Ethernet, o Modbus TCP garante que os dados sejam transmitidos de forma rápida e eficiente, o que é crucial para monitoramento e controle em tempo real.

Por que escolher um CLP ControlLogix da Allen-Bradley?

Os CLPs Allen-Bradley ControlLogix são conhecidos por seu desempenho, confiabilidade e flexibilidade em automação industrial. Como parte de uma marca com um legado que remonta a 1903, os produtos Allen-Bradley tornaram-se uma pedra angular para empresas que necessitam de soluções de controle avançadas e escaláveis.

A série ControlLogix se destaca como uma escolha de primeira linha para sistemas complexos e de grande escala, oferecendo poder de processamento incomparável e recursos de integração perfeita. Esses CLPs são projetados para lidar com tarefas exigentes, tornando-os favoritos em setores onde a precisão e a velocidade são essenciais.

Os CLPs da Allen-Bradley são programados com o Studio 5000 , um conjunto de software fácil de usar que simplifica a programação e aumenta a eficiência do desenvolvimento. Da lógica ladder ao texto estruturado, o software fornece as ferramentas necessárias para construir processos de automação complexos com facilidade.

Veja por que o sistema de controle ControlLogix continua sendo uma escolha confiável:

• Poder de processamento : projetado para executar aplicativos em grande escala e com uso intensivo de dados sem atrasos.
• Confiabilidade : Desde o revestimento isolante para proteger a placa até o uso de materiais de nível industrial, os CLPs ControlLogix são construídos para suportar ambientes industriais adversos, garantindo operação consistente e tempo de inatividade reduzido.
• Flexibilidade : Suporta vários protocolos de comunicação e linguagens de programação, permitindo integração perfeita com diversos sistemas.
• Recursos de segurança : Inclui opções à prova de falhas para operações críticas, garantindo que os sistemas possam operar com segurança sob todas as condições.

Para organizações que priorizam qualidade, inovação e desempenho , o ControlLogix PLC oferece uma solução de automação abrangente. A utilização destes produtos elimina em grande medida o trabalho manual, trazendo às empresas níveis de eficiência que são fundamentais para se manterem competitivas em qualquer contexto industrial. Embora os produtos Allen-Bradley possam ter um preço mais elevado em comparação com outras marcas, a sua capacidade de proporcionar valor a longo prazo e custo total de propriedade reduzido torna-os num investimento indispensável para empresas que pretendem permanecer à frente no cenário competitivo atual.

Tipos de controladores lógicos programáveis ​​Allen-Bradley

Os CLPs Allen-Bradley, fabricados pela Rockwell Automation , são projetados para atender a uma ampla gama de necessidades de automação industrial. Desde controladores compactos para pequenos sistemas até soluções de alto desempenho para operações complexas, a variedade de CLPs garante que haja um modelo adequado para cada aplicação.

MicroLogix

Compacta, econômica e perfeita para tarefas de automação de pequena escala, a série MicroLogix é ideal para empresas que procuram soluções acessíveis, porém confiáveis . Apesar do seu tamanho compacto, oferece capacidades de programação e é adequado para tarefas de automação industrial

CompactLogix

Posicionados como uma opção intermediária, os CLPs CompactLogix oferecem um equilíbrio entre escalabilidade e desempenho. Eles são projetados para aplicações de média complexidade e podem lidar com tarefas de automação mais significativas em comparação com o MicroLogix. Com suporte para EtherNet/IP e instruções complementares, o CompactLogix é uma escolha versátil para empresas em crescimento.

ControlLogix

A principal série para sistemas complexos e de grande escala, os CLPs ControlLogix oferecem poder de processamento, flexibilidade e modularidade . Esses controladores são desenvolvidos para aplicações exigentes que exigem integração perfeita , comunicação em tempo real e recursos avançados de segurança . Com suporte para Modbus TCP, os CLPs ControlLogix estão na vanguarda das modernas tecnologias de automação industrial . A série ControlLogix representa uma melhoria significativa em relação aos modelos anteriores, oferecendo maior poder de processamento e recursos avançados de segurança.

CLP-5

Uma série legada, os controladores PLC-5 eram conhecidos por sua confiabilidade e design robusto , o que os tornou essenciais na automação por décadas. Embora não sejam mais a escolha certa para novos projetos, muitas instalações ainda dependem deles para operações críticas, especialmente em aplicações que exigem comunicação Data Highway Plus

SLC500

Outra série legada, os controladores SLC 500 serviram como opções intermediárias antes da introdução do CompactLogix. Embora agora em sua maioria substituídos, esses CLPs eram conhecidos por sua durabilidade e facilidade de uso , tornando-os uma ferramenta valiosa para profissionais de automação durante seu pico.

Módulo MVI56-MCM como ponte Modbus para PLCs Allen-Bradley

Neste artigo, exploraremos como os AOIs da Rockwell simplificam as tarefas de automação, principalmente ao permitir a comunicação Modbus. No entanto, os AOIs não são a única maneira de obter a funcionalidade Modbus. Os engenheiros de automação geralmente contam com módulos de terceiros, como o MVI56-MCM, para preencher a lacuna entre os CLPs da Allen-Bradley e os dispositivos compatíveis com Modbus.

Um AOI é como um código reutilizável no desenvolvimento de software. Imagine que você está escrevendo um aplicativo de software e possui um bloco de código que executa uma tarefa específica. Em vez de reescrever esse bloco sempre que precisar dele, você o encapsula em uma função ou módulo que pode chamar sempre que necessário. Um AOI é essencialmente o equivalente PLC desta função reutilizável.

No passado, os CLPs Rockwell Allen-Bradley não incluíam um AOI nativo para comunicação Modbus TCP. Os engenheiros de automação muitas vezes dependiam de módulos de expansão de terceiros, como o MVI56-MCM da ProSoft Technology, para permitir o suporte ao protocolo Modbus para CLPs ControlLogix. Esses módulos serviram como tradutores de protocolo dedicados e trataram a comunicação Modbus externamente, preenchendo a lacuna entre o CLP Allen-Bradley e os dispositivos compatíveis com Modbus.

A comunicação entre o CLP e o módulo MVI56-MCM ocorreu através do backplane ControlLogix, um barramento de comunicação compartilhado que conecta todos os módulos dentro do rack do CLP. O módulo foi configurado no programa CLP ControlLogix (usando RSLogix 5000 ou Studio 5000) como um módulo de E/S genérico e a troca de dados foi obtida usando mapeamento de memória de entrada/saída (E/S).

No lado Modbus, o MVI56-MCM atuou como Modbus RTU Mestre/Escravo ou como Cliente/Servidor Modbus TCP, dependendo da aplicação e configuração. Ele gerenciava a comunicação Modbus de forma independente, lidando com tarefas como sondagem de dispositivos Modbus, gerenciamento de solicitações e formatação de dados em quadros compatíveis com Modbus.

Do lado do CLP, o MVI56-MCM apresentou dados Modbus como blocos de memória predefinidos acessíveis através do programa do CLP. Os engenheiros podiam ler e escrever nesses blocos de memória usando lógica PLC.

Requisitos

Requisitos de hardware

• CLP ControlLogix L85E
• Módulo EN2T ou EN2TR EtherNet/IP
• Chassi de 10 slots para PLC e módulo EtherNet/IP
• Cabo Ethernet

Requisitos de software

• Studio 5000 (anteriormente RsLogix 5000) versão 20 ou superior
• Modbus TCP AOI v2.04
• RSLinx
• Cliente Modbus X

Guia passo a passo

Etapa 1: Instale o Studio 5000

Baixe e instale o Studio 5000 no Centro de download e compatibilidade de produtos da Rockwell . Certifique-se de ter a versão 20 ou superior para suportar os recursos de programação .

Etapa 2: configurar o projeto Studio 5000

1. Abra o Studio 5000 e clique em ‘Novo Projeto’. Na nova janela, selecione 'Logix' no painel esquerdo e selecione 'ControlLogix 5580 Controller' ⟶ '1756-L85E ControlLogix 5580 Controller'.

   

2. Na nova janela, selecione 'Logix' no painel esquerdo e selecione 'ControlLogix 5580 Controller' ⟶ '1756-L85E ControlLogix 5580 Controller'.

   

3. Defina o campo de revisão de acordo com sua versão do Studio. Como estamos usando o 32, usamos esse número. Configure o chassi e o slot com base na configuração do seu hardware e clique em 'Concluir'.

   

4. Adicione um módulo EtherNet/IP (EN2T no nosso caso):

Clique com o botão direito no backplane na árvore de configuração IO e clique em 'Novo Módulo'.

Procure o módulo EN2T e clique em ‘Criar’.

Insira o endereço IP, o número do slot e o nome do módulo.

Etapa 3: Baixe o AOI e configure a tarefa

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

2. De volta ao Studio 5000, clique com o botão direito em ‘Tasks’ ⟶ ‘New Task’. Nomeie a tarefa, certifique-se de que seu 'tipo' seja periódico e defina o período. A Rockwell recomenda que a taxa seja de 10 ms ou superior (taxas mais lentas reduzirão a carga do controlador e reduzirão o desempenho, enquanto taxas mais rápidas aumentarão o desempenho, mas adicionarão uma carga significativa ao controlador).

3. Crie um programa dentro da nova tarefa. Faça isso clicando com o botão direito na tarefa ⟶ 'Adicionar' ⟶ 'Novo Programa'. Dê um nome.

4. Agora criaremos uma nova rotina dentro deste novo programa. Faça isso clicando com o botão direito no programa ⟶ ‘Adicionar’ ⟶ ‘Nova Rotina’. Dê um nome.

5. Abra a rotina, clique com o botão direito no lado esquerdo da rotina e clique em ‘Import Rungs’. Irá aparecer um pop-up, procure a pasta onde você baixou o AOI (dentro do arquivo ‘Logic’), selecione o arquivo ‘raC_Opr_NetModbus TCPServer _Rung.L5X’. O Modbus TCP AOI será adicionado à rotina.

6. Após adicionar a rotina, clique com o botão direito na tag AOI e pressione 'Monitor Server_01'. Aqui, defina o slot e o endereço IP do módulo EtherNet/IP. No nosso caso, '1' é o slot e '192.168.1.13' é o endereço IP do módulo. Os parâmetros restantes são deixados como estão.

7. Agora o passo final é verificar se não há erros no projeto e depois baixá-lo para o CP. Se for bem-sucedido, o PLC atuará como um servidor Modbus TCP. Vá para a guia ‘Comunicação’. Selecione 'Quem está ativo'.

8. Uma nova janela aparecerá para o RSLinx. Selecione seu controlador e pressione ‘Download’. O controlador entrará em 'Online' ou você poderá alterá-lo conforme mostrado na imagem.

Etapa 4: teste a comunicação Modbus com ModbusClientX

Para verificar se seu PLC está funcionando corretamente como um servidor Modbus TCP, use a ferramenta ModbusClientX para pesquisar dados Modbus no PLC.

1. Abra ModbusClientX e selecione Modbus TCP.
2. Insira o endereço IP do PLC e clique em ‘Conectar’.

3. Clique em “Ler de 0 a 9” para recuperar os primeiros 10 valores de dados armazenados de Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[0] a Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[9]. Aqui, estamos apenas movendo 3 registros da lógica para o ModbusClientX.

Servidor_01_Data.HoldRegisters_4xxx[0] = 40000
Servidor_01_Data.HoldRegisters_4xxx[1] = 40001
…
Servidor_01_Data.HoldRegisters_4xxx[9] = 40009

4. Retorne ao Studio 5000. Se os valores enviados do CP aparecerem no ModbusClientX, isso confirma o sucesso da leitura dos dados.

Perguntas frequentes

Os PLCs usam Modbus?

Sim, os CLPs normalmente usam Modbus para comunicação em automação industrial. O Modbus permite a troca contínua de dados entre dispositivos, como sensores, atuadores e sistemas de controle, garantindo a interoperabilidade mesmo entre dispositivos de fabricantes diferentes. Muitos CLPs, incluindo a série ControlLogix da Allen-Bradley, suportam Modbus TCP, que utiliza Ethernet para comunicação rápida e confiável, tornando-o uma escolha preferida para sistemas industriais modernos em rede.

Rockwell é o mesmo que Allen-Bradley?

Rockwell é a controladora da Allen-Bradley, uma marca renomada sob sua égide. A Allen-Bradley é especializada na fabricação de controladores lógicos programáveis ​​(CLPs), sistemas de controle industrial e produtos de automação. Enquanto a Allen-Bradley se concentra no hardware e nas soluções, a Rockwell supervisiona o portfólio mais amplo, incluindo software, serviços e tecnologias de automação avançadas, tornando os dois intimamente interligados, mas não idênticos.

Para que é usado o ControlLogix?

ControlLogix é uma linha de controladores lógicos programáveis ​​(CLP) de alto desempenho da Allen-Bradley, projetados para gerenciar sistemas de automação industrial complexos e de grande escala. É usado para controlar e monitorar processos, máquinas e linhas de produção com precisão e escalabilidade. Os CLPs ControlLogix são ideais para aplicações que exigem integração perfeita, comunicação em tempo real e recursos avançados de segurança, o que os torna a escolha preferida em setores como manufatura, energia e logística. Seu design modular e suporte para múltiplos protocolos de comunicação, incluindo Modbus TCP, aumentam a flexibilidade e a eficiência em ambientes de automação exigentes.

O que são CLPs Allen-Bradley?

Os CLPs Allen-Bradley são controladores lógicos programáveis ​​avançados desenvolvidos pela Rockwell, projetados para automatizar e otimizar processos industriais. Conhecidos por sua confiabilidade e flexibilidade, esses CLPs variam de controladores compactos, como a série MicroLogix, para tarefas de pequena escala, até soluções de alto desempenho, como a série ControlLogix, para sistemas grandes e complexos. Os PLCs Allen-Bradley suportam uma variedade de protocolos de comunicação, incluindo EtherNet/IP e Modbus TCP, garantindo integração perfeita com diversos equipamentos e redes industriais. Com desempenho robusto e amplos recursos de programação, eles são a base da automação moderna.

Qual é a diferença entre Rockwell Automation e Allen-Bradley?

A Rockwell Automation é a controladora, líder global em soluções de automação industrial e transformação digital. Allen-Bradley é uma marca carro-chefe da Rockwell, especializada em produtos de hardware como controladores lógicos programáveis ​​(PLCs), sistemas de controle de motores e componentes industriais. Enquanto a Rockwell abrange um amplo portfólio, incluindo software e serviços, a Allen-Bradley se concentra no fornecimento de hardware de alta qualidade para sistemas de automação. Juntos, eles fornecem soluções abrangentes para operações industriais em todo o mundo.

O que é ControlLogix 5580?

O ControlLogix 5580 é um controlador lógico programável (PLC) de alto desempenho da Allen-Bradley, parte da série ControlLogix. Ele foi projetado para tarefas complexas de automação industrial que exigem poder de processamento avançado, comunicação em tempo real e recursos de segurança aprimorados. Com recursos Ethernet integrados e suporte para protocolos como Modbus TCP e EtherNet/IP, o 5580 oferece manipulação de dados mais rápida e melhor escalabilidade do sistema. Seu design modular permite integração perfeita com diversas aplicações industriais, tornando-o a escolha preferida para ambientes de automação exigentes.

Para que é usado o software Studio 5000?

Studio 5000 é o ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) para programação e configuração de controladores lógicos programáveis ​​(PLCs) Allen-Bradley, incluindo as séries ControlLogix e CompactLogix. Agiliza o desenvolvimento de sistemas de automação industrial ao suportar múltiplas linguagens de programação, como Diagrama Ladder (LD) e Texto Estruturado (ST). O Studio 5000 é usado para projetar, simular e gerenciar aplicações de controle, permitindo configuração perfeita de hardware, comunicação e recursos avançados de segurança. Sua interface intuitiva aumenta a eficiência, tornando-o uma ferramenta fundamental para projetos modernos de automação industrial.

O ControlLogix suporta Modbus TCP?

Sim, os CLPs ControlLogix suportam Modbus TCP através do uso de AOIs ou módulos dedicados como o MVI56-MCM. Isso permite que eles se comuniquem com dispositivos compatíveis com Modbus através de redes Ethernet. Ao habilitar o Modbus TCP, os CLPs ControlLogix podem trocar dados em tempo real com equipamentos de terceiros, tornando-os altamente adaptáveis ​​para diversos sistemas de automação industrial.

Qual protocolo o Allen-Bradley PLC usa?

Os PLCs Allen-Bradley suportam uma variedade de protocolos de comunicação para garantir flexibilidade e integração perfeita em ambientes industriais. Isso inclui EtherNet/IP para comunicação Ethernet de alta velocidade, DeviceNet para rede em nível de dispositivo, ControlNet para controle em tempo real, E/S remota para sistemas de entrada/saída distribuídos e protocolos seriais RS-232/RS-485. Esse suporte diversificado a protocolos torna os CLPs da Allen-Bradley adaptáveis ​​a uma ampla gama de necessidades de automação.

O que é o protocolo Modbus TCP?

Modbus TCP é um protocolo de comunicação baseado em Ethernet usado em automação industrial para troca de dados entre dispositivos como PLCs, sensores e sistemas de controle. Ele amplia o protocolo Modbus tradicional, aproveitando o TCP/IP para uma comunicação mais rápida e confiável em redes Ethernet. O Modbus TCP opera em um modelo cliente-servidor, permitindo o compartilhamento contínuo de dados em tempo real entre diversos equipamentos. Sua simplicidade, escalabilidade e compatibilidade com dispositivos de diversos fabricantes fazem dele uma escolha padrão para sistemas industriais modernos.