Trabajo De Grado

DISEÑO E IMPLEMENTACION DE GATEWAY DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL MODBUS RS485-RS232 A MODBUS TCP SOBRE UN SISTEMA EMBEBIDO

HOSMARS HELY GARCÍA HEREDIA ho-garci@uniandes.edu.co CARLOS ALBERTO BERNAL BERNAL c-bernal@uniandes.edu.co

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA BOGOTÁ D.C. DICIEMBRE 2005

Resumen
Este documento muestra el proceso de diseño eimplementacion de una interfaz Modbus-Ethernet. Esta interfaz consta de un microcontrolador en donde opera un programa servidor en lenguaje Java, el cual permite el monitoreo y ajuste de variables presentes en procesos industriales ingresando desde un equipo terminal con la disponibilidad de acceso a Internet. La capacidad de interconectar una red industrial como Modbus a una red Ethernet usando elprocesador Dallas Maxim como manejador de protocolo TCP/IP es demostrada en este desarrollo. Palabras JAVA. claves: Modbus, TCP/IP,

amplios e incluso los costos son altamente elevados ya que implica la implementación de las conexiones, interfaz de comunicación, PC potente, Software SCADA y acceso a Internet. Para la segunda opción tanto los requerimientos técnicos como el costo varían en función dela cantidad de equipos que se quieran monitorizar y/o ajustar, de hecho para el PLC mas sencillo el módulo Ethernet oscila entre 500 a 600 dólares, situación que encarece la solución. El problema anteriormente planteado requiere una solución que permita la conexión tanto de un equipo (PLC) como de cualquier instrumento que se comunique mediante el protocolo Modbus sin necesidad de adquirir unatarjeta adicional, un PC de enganche, un software de supervisión y también debe ser accesible económicamente. La solución planteada es el diseño e implementación de una interfaz prototipo (tarjeta) que tenga como opciones de acceso de los dispositivos industriales un puerto RS-232, un puerto RS-485 con configuración 2 hilos; y como salida al usuario remoto un puerto de red LAN RJ-45 de 10100Mbps. Estehardware permite el desarrollo de un software que interpreta los datos recibidos y los adapta a los requerimientos de un punto IP de Internet. Adicionalmente se validara con un proceso de primer orden el cual debe tener una unidad de control con salida tipo Modbus para permitir el ajuste de los parámetros del proceso y así realizar las pruebas a la interfaz prototipo.

1. Introducción.
En lossistemas de control e instrumentación de los procesos industriales que existen actualmente en el país, se tienen equipos tipo Modbus de los cuales sería muy provechoso su monitoreo y ajuste fuera de la localidad donde se encuentra dicho proceso, esto implica que bien sea la instrumentación implementada o los equipos de control existentes se conecten a un bus de campo y este a su vez monitoreadopor un software SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) el cual puede brindar la opción de supervisión y ajuste en Internet; ó que cada equipo posea una interfaz de comunicación Ethernet directa. En la primera opción los requerimientos técnicos son bastante

2. Contenido
Los gateways como dispositivos importantes en la comunicación máquina a máquina, brindan la posibilidad de visualizarvariables y en algunos casos ejercer control a través de consolas o interfaces amigables al operador y se han convertido en herramienta esencial para el desarrollo y automatización de la industria. La necesidad de enlazar redes industriales con redes de computadores para un manejo administrativo eficiente se esta supliendo con este tipo de desarrollos, en el caso del gateway de comunicaciónindustrial modbus RS485-RS232 a modbus TCP se suple en gran parte esta necesidad y mas aún como solución flexible de manera local. Este tipo de desarrollo esta basado en las propiedades de bajo costo y número de operadores que ofrecen los buses de campo, el ahorro proviene fundamentalmente de tres fuentes: ahorro en costo de instalación, ahorro en el costo de mantenimiento y ahorros derivados de la...