Como usar sensores MODBUS RTU com TCW260 e TCG140-4

Este documento descreve como adicionar e configurar sensores MODBUS RTU para funcionar com os controladores TCG140-4 ou TCW260.

1. Introdução ao MODBUS RTU

O Modbus é um protocolo de comunicação serial originalmente publicado pela Modicon (atualmente Schneider Electric) em 1979. O protocolo MODBUS RTU utiliza uma arquitetura mestre-escravo sobre uma interface RS-485. Todo sistema é composto por um MODBUS RTU mestre (controlador, PLC, PC, etc.) e pelo menos um escravo MODBUS RTU (sensor).
A comunicação entre o mestre e os escravos ocorre por meio de mensagens padronizadas. A mensagem MODBUS RTU é composta por: MB Address (endereço do escravo), código de função, dados e CRC.

O MB Address deve ser exclusivo para cada dispositivo escravo no sistema. Em outras palavras, não é permitido utilizar o mesmo endereço para dois ou mais dispositivos escravos — isso causará conflitos na comunicação.
De acordo com as regras do MODBUS RTU, o endereço pode ser um número no intervalo de 1 a 247.
Cada fabricante de sensores MODBUS RTU possui seu próprio método para alteração de endereço.
Para todos os sensores Teracom, o endereço é alterado via interface, utilizando a “Sensor setup tool” disponível no controlador. Por padrão, o endereço é 1.
Além do MB Address, durante a comunicação, o mestre utiliza os chamados endereços de registradores. Eles indicam ao sensor quais dados exatamente o mestre deseja acessar.
Podemos comparar o MB Address a um nome de rua (número) e os endereços de registradores aos números das casas ao longo dessa rua.
Por exemplo, para o sensor de temperatura TST300, o valor de temperatura está disponível no registrador de número 100. Portanto, se tivermos dois sensores TST300 — um no MB Address 1 e outro no MB Address 2 —, para ler suas temperaturas o mestre utilizará o registrador número 100 em ambos. Observe que os MB Addresses são diferentes (obrigatório), mas o número do registrador utilizado em cada sensor pode ser o mesmo.
Cada registrador possui seu próprio comprimento de dados e ordem. Esses parâmetros devem ser especificados pelo fabricante, pois são essenciais para que o mestre MODBUS RTU realize a interpretação correta dos dados.

2. Como gerenciar os MB Addresses do TST300 e TSH300 usando o TCG140-4

Antes de adicionar e configurar mais de um sensor na interface Modbus, devemos verificar/alterar seus MB Addresses para seguir a regra de endereços distintos.
Todos os novos sensores MODBUS RTU da Teracom são fornecidos com o endereço padrão 1. Se os sensores não forem novos, a boa prática é restaurá-los aos padrões de fábrica. Portanto, ao conectar os dois sensores (TST300 e TSH300) diretamente à interface, deve-se esperar um conflito de endereços.
Para verificar/alterar os MB Addresses, utilizaremos a “Sensor setup tool” disponível no controlador. O link para a ferramenta está na parte inferior da página Setup->MODBUS RTU sensors:

Atenção! A “Sensor setup tool” deve ser utilizada com apenas um sensor conectado à interface.
A “Sensor setup tool” é composta por 3 seções: “Communication setup”, “Sensor communication register setup” e “Sensor register check”:

Para verificar o MB Address, somente a primeira seção será utilizada; para alterar o MB Address, as duas primeiras seções serão necessárias.
Em “Communication setup”, todos os parâmetros necessários para o sensor devem ser preenchidos. O fluxo de trabalho é o seguinte:

Primeiro, selecione a taxa de bits (bit rate), paridade e número de bits de parada corretos. Essas informações estão disponíveis no manual do usuário do sensor.
Em seguida, utilize a ferramenta de varredura (scan) para encontrar o endereço do sensor na interface. Recomenda-se usar Time-out=100, First address=1 e Last address=247. Ao pressionar o botão “Scan”, o processo de varredura é iniciado. Como resultado, o endereço do sensor será exibido após o texto “sensors with the following addresses:”.
Caso queira apenas verificar o endereço do sensor, o procedimento acima é suficiente.
Se desejar realizar alterações no sensor, o endereço encontrado deve ser inserido no campo “MB address”.
Para ter a possibilidade de ler/escrever os registradores do sensor, todos os 4 parâmetros do lado esquerdo da seção “Communication setup” devem estar corretos.
Lembre-se: o processo de varredura é apenas uma ferramenta auxiliar para localizar o endereço do sensor. Se você já conhece o endereço (após um procedimento de restauração de fábrica, por exemplo), não é necessário executá-la.

Após a verificação bem-sucedida do MB Address, podemos prosseguir com a alteração.
O fluxo de trabalho é o seguinte:

De acordo com o manual do usuário do sensor, o registrador para o MB Address é o 10. Esse número deve ser inserido no campo “Address register #”. O novo endereço do sensor deve ser preenchido no campo “Value”. Por exemplo, para alterar o endereço de 1 para 2, o campo “Value” deve ser definido como 2.
Pressione o botão “Write”.
Para confirmar que o endereço foi alterado, pressione o botão “Scan” na seção “Communication setup”. Se tudo estiver correto, o relatório da varredura exibirá “sensors with the following addresses: 2”.

3. Como adicionar e configurar o TST300 e o TSH300 para funcionar com o TCG140-4

Após verificar os MB Addresses dos sensores e ter certeza de que não haverá conflitos por endereços duplicados, podemos prosseguir com a adição e configuração efetiva dos sensores no controlador.
Isso pode ser feito na página Services->Modbus do TCG140-4 ou equivalente em outros controladores.

Para o MODBUS RTU, as seções dois e três são utilizadas.
Primeiramente, selecione a taxa de bits, paridade e número de bits de parada corretos.
A ferramenta de varredura pode ser usada como opção. Se previamente configuramos o TST300 no MB Address 1 e o TSH300 no MB Address 2, já conhecemos os endereços e a ferramenta de varredura não é necessária.
No manual do usuário do TST300, verificamos que a temperatura está disponível no registrador de endereço 100, o formato dos dados é “Float”, a ordem é “MSW first” e o tempo limite de resposta é 50 ms.
Combinando todas as informações conhecidas, configuramos a primeira linha da seguinte forma:

Pressione o botão “Save”.
Se tudo for feito corretamente, a temperatura atual aparecerá na coluna “Raw value”.

O mesmo procedimento é repetido para o TSH300. A única diferença é que serão lidos valores de dois registradores.
No manual do usuário do TSH300, verificamos que a temperatura está disponível no registrador de endereço 100, a umidade está disponível no registrador de endereço 102, o formato dos dados é “Float”, a ordem é “MSW first” e o tempo limite de resposta é 50 ms.
Combinando todas as informações conhecidas, configuramos as linhas da seguinte forma:

Pressione o botão “Save”.
Se tudo for feito corretamente, a coluna “Raw value” exibirá a temperatura e a umidade atuais.

Com os sensores já instalados, a página de monitoramento terá o seguinte aspecto:

Os procedimentos descritos acima também podem ser utilizados com sensores de terceiros.