22/05/2025
Como os dados são armazenados no protocolo Modbus padrão?
por Viral Nagda traduzido por Marcílio Pongitori
O Modbus é um dos protocolos de comunicação mais utilizados em automação industrial. Seja RTU ou TCP/IP, o Modbus é amplamente implementado em diversos dispositivos devido à sua simplicidade, baixo custo e confiabilidade. Ao trabalhar com o Modbus , é fundamental estar sempre familiarizado com o conceito de armazenamento de dados. Seja qual for o protocolo, é fundamental saber como os dados são manipulados nele. Além disso, como o Modbus possui uma boa variedade de registradores de dados, os engenheiros devem saber exatamente como eles funcionam. Neste artigo, veremos como os dados são armazenados no protocolo Modbus padrão.
O que é Modbus?
Primeiramente, vamos entender o que é Modbus. Modbus é um protocolo de comunicação industrial desenvolvido pela Modicon (hoje Schneider Electric) .
O Modbus é baseado no modelo mestre-escravo, em que o mestre envia solicitações de dados e o escravo responde fornecendo dados em troca. É um conceito de funcionamento muito simples. O número de escravos para uma rede específica é limitado a 247. O hardware usado para o Modbus é RTU ou TCP/IP.
Protocolo Modbus Padrão
Consulte a imagem abaixo para melhor compreensão. Como você pode ver, há três inversores de frequência operando como escravos, um CLP que atua como mestre e escravo, e a IHM que atua como mestre. Os escravos são conectados em uma topologia de barramento (em hardware RS485), todos em loop e conectados a uma única porta do CLP, que atuará como mestre. A outra porta do CLP é configurada como escrava para enviar dados para a IHM, que atua como mestre, através do hardware RS-485.
Quando um mestre se comunica com vários escravos, ele solicita dados de cada um deles, um por um, e não simultaneamente; caso contrário, a rede não se comunicará. Em resposta, quando um escravo específico é solicitado, ele envia dados ao mestre. Se os dados precisarem ser gravados em um dispositivo escravo, o mestre também fará isso um por um, e não simultaneamente. A rede RS-485 exigirá topologia em barramento , enquanto o TCP/IP funcionará em topologias em estrela, árvore ou anel (como a Ethernet).
Armazenamento de dados em Modbus
Vamos primeiro revisitar o básico. Um byte tem 8 bits, e dois desses bytes formam um inteiro ou uma palavra. A palavra é sem sinal (sem nenhum resultado negativo), enquanto um inteiro pode ser com sinal (com um resultado negativo também) ou sem sinal. Dois desses inteiros formam uma palavra de ponto flutuante ou dupla (ou seja, um dado de 32 bits composto por 4 bytes). Agora, no Modbus, os dados são armazenados em um registrador separado. Esse registrador consiste em quatro tipos principais:
Bobina (00000 – 09999)
Cada bobina representa um único registrador de bit. Isso significa que ela pode armazenar 0 ou 1. Começando com 0, 0 é o endereço lógico para o status da bobina. Assim, por exemplo, o valor de 00003 pode ser 0 ou o valor de 00042 pode ser 1. O status da bobina é de leitura ou gravação, o que significa que você pode ler ou gravar o valor do bit.
Entrada discreta (10000 – 19999)
Cada entrada discreta representa um único registrador de bit. Isso significa que ele pode armazenar 0 ou 1. Começando com 1, 1 é o endereço lógico para o status da entrada discreta . Assim, por exemplo, o valor de 10003 pode ser 0, ou o valor de 10042 pode ser 1. O status da bobina é somente leitura, o que significa que você só pode ler o valor do bit e não escrever nada aqui.
Registro de entrada (30000 – 39999)
Cada registrador de entrada representa um único registrador de 16 bits. Isso significa que ele pode armazenar valores de -32767 a 32767 se tiver sinal, ou de 0 a 65535 se não tiver sinal. Começando com 3, 3 é o endereço lógico para o status do registrador de entrada. Assim, por exemplo, o valor de 30003 pode ser -45, ou o valor de 30042 pode ser 126. O registrador de entrada é somente leitura, o que significa que você só pode ler o valor inteiro e não escrever nada aqui.
Registro de Holding (40000 – 49999)
Cada registrador de retenção representa um único registrador de 16 bits. Isso significa que ele pode armazenar valores de -32767 a 32767 se tiver sinal, ou de 0 a 65535 se não tiver sinal. Começando com 4, 4 é o endereço lógico para o status do registrador de retenção . Assim, por exemplo, o valor de 40003 pode ser 324, ou o valor de 40042 pode ser 6791. O registrador de retenção é de leitura e escrita, o que significa que você pode ler o valor inteiro ou escrever o valor inteiro aqui.
Notas importantes do Modbus
Algumas notas importantes a serem consideradas no conceito de armazenamento de dados aqui são:
1. Ao acessar registradores Modbus, os offsets são geralmente considerados. O offset geralmente é 0, 1 ou -1. Por exemplo, se você quiser acessar 40065, dependendo da marca do CLP, o endereço do registrador no CLP será 64, 65 ou 66.
2. Os dados também podem ser flutuantes, então você pode combinar dois registradores para criar um tipo de dado de 32 bits para inteiros longos ou dados de ponto flutuante. Neles, você tem duas partes para acessar – MSB (bit mais significativo) e LSB (bit menos significativo).
3. Por exemplo, se você usar dois registradores de 41056 e 41057 para ler dados de 32 bits, o MSB ou a parte superior será 41056, e o LSB ou a parte inferior será 41057. Agora, a parte principal vem aqui na forma de duas maneiras de enviar dados - little Endian ou big Endian . Dispositivos Modbus podem enviar dados como little Endian (valor de LSB primeiro e valor de MSB depois) ou big Endian (valor de MSB primeiro e valor de LSB depois). Então, por exemplo, se o escravo for little Endian e o mestre também for little Endian, então os dados serão lidos e escritos como estão. Mas se o mestre for big Endian, então a lógica de troca de dados será necessária no mestre, onde MSB primeiro e LSB depois serão trocados com LSB primeiro e MSB depois. Então, sempre que você acessar valores Modbus, sempre tome cuidado com a maneira como o escravo comunica os dados.
Dessa forma, vimos como os dados são armazenados no protocolo padrão Modbus.
