Introducción a Modbus y Raspberry PLC. Parte 1

Esta es la parte 1 de la serie Modbus y Raspberry PLC. Las partes 1 y 2 usan Node-RED, y las partes 3 y 4 usan Python. Todos los detalles, como timeouts, direccionamiento, valores de 32 bits y diagnóstico de fallos, están en la guía de Modbus para PLC con Raspberry Pi.

Qué necesitas

• Un Raspberry PLC con Node-RED. Es el maestro Modbus RTU. Si todavía no tienes Node-RED instalado, consulta cómo instalar Node-RED en un Raspberry PLC.
• Un esclavo Modbus RTU: cualquier equipo con RS-485, u otro PLC de Industrial Shields que trabaje como esclavo, por ejemplo un PLC basado en Arduino o ESP32 como en Modbus RTU con PLC basados en Arduino y ESP32.
• Cableado RS-485: A+ con A+ y B- con B-, con terminación en los extremos del bus.
• Los parámetros serie del esclavo: dirección (Unit-Id), velocidad, paridad y bits de parada. Este post usa el Unit-Id 31 a 38400 bit/s, 8N1. Cámbialos para que coincidan con tu esclavo.

Arranca Node-RED e instala los nodos Modbus

Arranca Node-RED en un terminal del PLC:

node-red-start

Abre el editor en un navegador. Desde otro ordenador, usa http://PLC_IP_ADDRESS:1880. En el propio PLC, con una pantalla conectada, usa http://127.0.0.1:1880.

Abre Menu, Manage palette (o pulsa Alt+Mayús+P), ve a la pestaña Install, busca node-red-contrib-modbus e instálalo. La versión 5.62 de estos nodos necesita Node-RED 4 o posterior y Node.js 22 o posterior, así que comprueba antes node -v.

Configura el Modbus-Client para RS-485

Arrastra un nodo Modbus Write al flujo, haz doble clic y pulsa el icono del lápiz junto a Server. Se abre el Modbus-Client: la conexión que comparten todos los nodos Modbus del flujo.

Pon un nombre a la configuración y pulsa Update. Si el flujo usa varios puertos RS-485, crea un Modbus-Client para cada puerto y comprueba que cada nodo usa el correcto.

Escribe un coil con Modbus Write (FC 5)

Configura el nodo Modbus Write:

• Unit-Id: 31, la dirección del esclavo.
• FC: FC 5: Force Single Coil.
• Address: 0. El coil 00001 del manual del equipo es la dirección 0.
• Quantity: 1.
• Server: el Modbus-Client del paso anterior.

Añade un nodo Inject, pon en msg.payload el booleano true y conéctalo a Modbus Write. Añade un segundo nodo Inject con el booleano false. Cada clic en un nodo Inject envía una petición de escritura: true activa el coil y false lo desactiva.

Lee el coil con Modbus Read (FC 1)

Añade un nodo Modbus Read con el mismo Modbus-Client:

• Unit-Id: 31, el mismo esclavo.
• FC: FC 1: Read Coil Status.
• Address: 0. Quantity: 1.
• Poll Rate: 1 segundo.

Conecta un nodo Debug a la primera salida de Modbus Read, que da el array de datos. La segunda salida da la respuesta Modbus en bruto. Pulsa Deploy. El panel Debug muestra un mensaje nuevo cada segundo. La respuesta lleva los coils en bytes completos, así que el array tiene 8 valores aunque leas un solo coil. El primer valor es el coil 0.

En nuestra prueba, después de un clic en el nodo Inject true, las lecturas siguientes mostraron un array que empieza por true, y después de un clic en false, un array que empieza por false.

Importa el flujo completo

Para saltarte los pasos manuales, abre Menu, Import, pega este flujo y pulsa Import. Después cambia el puerto serie y el Unit-Id por los valores de tu PLC y de tu esclavo.

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Cuando el esclavo no responde

Para ver los errores en el panel Debug, activa Show Errors en los nodos Modbus Read y Modbus Write.

Preguntas frecuentes sobre Modbus RTU en Node-RED

¿Qué es el Unit-Id de la configuración del Modbus-Client?

Es el Unit-Id por defecto para los nodos Modbus que dejan vacío su propio Unit-Id. Un nodo con su propio Unit-Id usa ese valor. El maestro Modbus RTU no tiene dirección, así que este campo nunca identifica al Raspberry PLC.

¿Qué puerto RS-485 selecciono en un Raspberry PLC?

/dev/ttySC0 o /dev/ttySC1 en el v3, y en el v4 sin expansión. /dev/ttySC2 o /dev/ttySC3 en el v6, y en el v4 con expansión. ls /dev/ttySC* lista los puertos de tu PLC.

¿Por qué el panel Debug muestra 8 valores para un solo coil?

Porque la respuesta Modbus lleva los coils en bytes completos, y el nodo da todos los bits de esos bytes. Usa solo el primer valor.

¿Pueden un flujo de Node-RED y un script de Python usar el mismo puerto RS-485?

No a la vez. Dos programas en un mismo puerto serie se quitan bytes el uno al otro, y aparecen timeouts y errores de CRC. Para el flujo antes de ejecutar el script de la parte 3.

¿Cómo hago lo mismo por Ethernet?

Con un Modbus-Client de Type TCP y la dirección IP del esclavo. Consulta la parte 2: Modbus TCP y Node-RED.

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