Um breve tutorial sobre o PLC da Rockwell: 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 de grande escala que exigem precisão e escalabilidade. A integração desses CLPs com dispositivos Modbus aprimora sua conectividade, permitindo comunicação perfeita com equipamentos de terceiros e até mesmo possibilitando o envio de dados valiosos do CLP para plataformas IoT industrial na nuvem, viabilizando melhor monitoramento remoto e manutenção proativa.

Este guia demonstra como configurar o PLC ControlLogix 5580 L85E como um servidor Modbus TCP , utilizando a Instrução Complementar (AOI) para Servidor Modbus TCP. Siga as instruções para atender às suas necessidades de automação com eficiência, mantendo os mais altos padrões de operação e confiabilidade.

Introdução ao Modbus e aos PLCs da Rockwell Automation/Allen-Bradley

O que é Modbus?

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

Em sua essência, 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. Essa configuração é ideal para monitoramento e controle em tempo real de equipamentos como sensores , atuadores e CLPs (Controladores Lógicos Programáveis).

O protocolo suporta múltiplos modos de comunicação, tornando-o adaptável a uma variedade de ambientes:

• Modbus RTU : Um protocolo otimizado para comunicação serial em redes RS-485 ou RS-232.
• Modbus TCP : Projetado para aproveitar as redes Ethernet, proporcionando uma comunicação mais rápida e confiável para sistemas industriais modernos.

Sua simplicidade e design aberto tornaram o Modbus uma escolha popular para interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes. Essa facilidade de integração garante uma operação tranquila em sistemas complexos, seja na transmissão de dados básicos ou na orquestração de processos de automação sofisticados.

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

Entendendo 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 de dados contínua 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 o monitoramento e controle em tempo real.

Por que escolher um PLC Allen-Bradley ControlLogix?

Os PLCs ControlLogix da Allen-Bradley são reconhecidos pelo seu desempenho, confiabilidade e flexibilidade na automação industrial. Como parte de uma marca com um legado que remonta a 1903, os produtos Allen-Bradley tornaram-se um pilar para empresas que necessitam de soluções de controle avançadas e escaláveis.

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

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

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

• Capacidade de processamento : Projetado para executar aplicações de grande escala e com uso intensivo de dados sem atrasos.
• Confiabilidade : Desde o revestimento conformal para proteger a placa até o uso de materiais de nível industrial, os PLCs ControlLogix são construídos para suportar ambientes industriais severos, garantindo operação consistente e tempo de inatividade reduzido.
• Flexibilidade : Suporta múltiplos protocolos de comunicação e linguagens de programação, permitindo uma 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 em todas as condições.

Para organizações que priorizam qualidade, inovação e desempenho , o PLC ControlLogix oferece uma solução de automação completa. O uso desses produtos elimina o trabalho manual em grande medida, trazendo níveis de eficiência essenciais para que as empresas se mantenham competitivas em qualquer contexto industrial. Embora os produtos Allen-Bradley possam ter um preço mais elevado em comparação com outras marcas, sua capacidade de gerar valor a longo prazo e reduzir o custo total de propriedade os torna um investimento indispensável para empresas que buscam se manter à frente da concorrência atual.

Tipos de Controladores Lógicos Programáveis ​​da Allen-Bradley

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

MicroLogix

Compacta, econômica e perfeita para tarefas de automação em pequena escala, a série MicroLogix é ideal para empresas que buscam soluções acessíveis e confiáveis . Apesar do tamanho compacto, oferece recursos de programação e é adequada para tarefas simples de automação industrial .

CompactLogix

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

ControlLogix

ControlLogix, carro- chefe para sistemas complexos de grande escala, poder de processamento, flexibilidade e modularidade incomparáveis . Esses controladores são projetados para aplicações exigentes que requerem integração perfeita , comunicação em tempo real e recursos avançados de segurança . Com suporte para Modbus TCP, os PLCs 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.

PLC-5

Controladores PLC-5 , uma série consagrada, eram conhecidos por sua confiabilidade e robustez , o que os tornou um pilar na automação por décadas. Embora não sejam mais a primeira opção para novos projetos, muitas instalações ainda dependem deles para operações críticas, especialmente em aplicações que exigem comunicação Data Highway Plus

SLC 500

Outra série legada, os controladores SLC 500 serviram como opções de gama média antes da introdução do CompactLogix. Embora agora estejam em grande parte substituídos, esses PLCs eram reconhecidos por sua durabilidade e facilidade de uso , tornando-os uma ferramenta valiosa para profissionais de automação durante seu auge.

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 habilitar a comunicação Modbus. No entanto, os AOIs não são a única maneira de obter a funcionalidade Modbus. Os engenheiros de automação frequentemente dependem de módulos de terceiros, como o MVI56-MCM, para fazer a ponte entre os PLCs da Allen-Bradley e os dispositivos compatíveis com Modbus.

Uma AOI (Application On-Interface) é como código reutilizável no desenvolvimento de software. Imagine que você está escrevendo um aplicativo e tem um bloco de código que executa uma tarefa específica. Em vez de reescrever esse bloco sempre que precisar, você o encapsula em uma função ou módulo que pode ser chamado onde for necessário. Uma AOI é essencialmente o equivalente, em um CLP (Controlador Lógico Programável), dessa função reutilizável.

No passado, os PLCs da Rockwell Allen-Bradley não incluíam uma interface AOI nativa para comunicação Modbus TCP. Os engenheiros de automação frequentemente precisavam recorrer a módulos de expansão de terceiros, como o MVI56-MCM da ProSoft Technology, para habilitar o suporte ao protocolo Modbus nos PLCs ControlLogix. Esses módulos funcionavam como tradutores de protocolo dedicados e gerenciavam a comunicação Modbus externamente, preenchendo a lacuna entre o PLC Allen-Bradley e os dispositivos compatíveis com Modbus.

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

No lado Modbus, o MVI56-MCM atuava como um mestre/escravo Modbus RTU ou como um cliente/servidor Modbus TCP, dependendo da aplicação e da configuração. Ele gerenciava a comunicação Modbus de forma independente, executando tarefas como sondagem de dispositivos Modbus, gerenciamento de solicitações e formatação de dados em quadros compatíveis com Modbus.

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

Requisitos

Requisitos de hardware

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

Passo 1: Instale o Studio 5000

Faça o download e instale o Studio 5000 no Centro de Compatibilidade e Download de Produtos da Rockwell . Certifique-se de ter a versão 20 ou superior para suportar os recursos de programação .

Etapa 2: Configurar o projeto do Studio 5000

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

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

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

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

Clique com o botão direito do mouse no backplane na árvore de configuração de E/S e clique em 'Novo Módulo'.

Procure o módulo EN2T e clique em 'Criar'.

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

Etapa 3: 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. A Rockwell recomenda que a taxa seja de 10 ms ou superior (taxas mais lentas reduzem a carga do controlador e, consequentemente, o desempenho, enquanto taxas mais rápidas aumentam o desempenho, mas adicionam 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.

5. Abra a rotina, clique com o botão direito do mouse no lado esquerdo da rotina e clique em 'Importar Rungs'. 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.

6. Após adicionar a rotina, clique com o botão direito do mouse na tag AOI e selecione '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 demais parâmetros permanecem inalterados.

7. Agora, a etapa final é verificar se não há erros no projeto e, em seguida, fazer o download para o CLP. Se tudo correr bem, o CLP funcionará como um servidor Modbus TCP. Acesse a guia "Comunicação" e selecione "Quem está ativo".

8. Uma nova janela do RSLinx será aberta. Selecione seu controlador e clique em "Download". O controlador ficará "Online" ou você poderá alterá-lo conforme mostrado na imagem.

Etapa 4: Teste a comunicação Modbus com o ModbusClientX

Para verificar se o seu PLC está funcionando corretamente como um servidor Modbus TCP, use 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 PLC e clique em 'Conectar'.

3. Clique em “Ler de 0 a 9” para recuperar os 10 primeiros 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.

Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[0] = 40000
Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[1] = 40001
…
Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[9] = 40009

4. Retorne ao Studio 5000. Se os valores enviados pelo CLP aparecerem no ModbusClientX, isso confirma uma leitura de dados bem-sucedida.

Perguntas frequentes

Os PLCs usam Modbus?

Sim, os PLCs geralmente 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 diferentes fabricantes. Muitos PLCs, incluindo a série Allen-Bradley ControlLogix, suportam Modbus TCP, que utiliza Ethernet para comunicação rápida e confiável, tornando-se uma escolha preferencial para sistemas industriais modernos e em rede.

A Rockwell é a mesma coisa que a Allen-Bradley?

A Rockwell é a empresa controladora da Allen-Bradley, uma marca renomada sob seu guarda-chuva. 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 avançadas de automação, tornando as duas empresas intimamente interligadas, mas não idênticas.

Para que serve o ControlLogix?

ControlLogix é uma linha de controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) de alto desempenho da Allen-Bradley, projetada para gerenciar sistemas de automação industrial complexos e de grande escala. É utilizada 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, tornando-os a escolha preferida em setores como manufatura, energia e logística. Seu design modular e suporte a múltiplos protocolos de comunicação, incluindo Modbus TCP, aumentam a flexibilidade e a eficiência em ambientes de automação exigentes.

O que são PLCs da Allen-Bradley?

Os PLCs Allen-Bradley são controladores lógicos programáveis ​​avançados, desenvolvidos pela Rockwell, projetados para automatizar e otimizar processos industriais. Conhecidos por sua confiabilidade e flexibilidade, esses PLCs variam de controladores compactos, como a série MicroLogix para tarefas de pequena escala, a 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 amplas capacidades de programação, eles são um pilar da automação moderna.

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

A Rockwell Automation é a empresa matriz, líder global em soluções de automação industrial e transformação digital. A Allen-Bradley é uma marca emblemática da Rockwell, especializada em produtos de hardware como controladores lógicos programáveis ​​(CLPs), sistemas de controle de motores e componentes industriais. Enquanto a Rockwell abrange um amplo portfólio, incluindo software e serviços, a Allen-Bradley concentra-se em fornecer hardware de alta qualidade para sistemas de automação. Juntas, elas oferecem soluções completas para operações industriais em todo o mundo.

O que é o ControlLogix 5580?

O ControlLogix 5580 é um controlador lógico programável (CLP) 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 processamento de dados mais rápido e escalabilidade de sistema aprimorada. Seu design modular permite integração perfeita com diversas aplicações industriais, tornando-o a escolha ideal para ambientes de automação exigentes.

Para que serve o software Studio 5000?

O Studio 5000 é o ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) para programação e configuração de controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) da Allen-Bradley, incluindo as séries ControlLogix e CompactLogix. Ele simplifica o desenvolvimento de sistemas de automação industrial, oferecendo suporte a múltiplas linguagens de programação, como Diagrama de Escada (LD) e Texto Estruturado (ST). O Studio 5000 é utilizado para projetar, simular e gerenciar aplicações de controle, permitindo a configuração integrada 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 PLCs 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 em redes Ethernet. Ao habilitar o Modbus TCP, os PLCs ControlLogix podem trocar dados em tempo real com equipamentos de terceiros, tornando-os altamente adaptáveis ​​a diversos sistemas de automação industrial.

Qual protocolo a Allen-Bradley PLC utiliza?

Os PLCs da Allen-Bradley suportam uma variedade de protocolos de comunicação para garantir flexibilidade e integração perfeita em ambientes industriais. Entre eles, estão EtherNet/IP para comunicação Ethernet de alta velocidade, DeviceNet para redes 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 amplo suporte a protocolos torna os PLCs da Allen-Bradley adaptáveis ​​a uma vasta 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 estende 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 múltiplos fabricantes o tornam uma escolha padrão para sistemas industriais modernos.