ES2942019T3 - Procedimiento de detección e identificación de equipos que se comunican según un protocolo Modbus y controlador de comunicación para implementar dicho procedimiento - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un método de detección e identificación de equipos de comunicación (12, 13, 14, 22, 23, 24) según un protocolo de comunicación Modbus, conectados mediante una primera red de comunicación (11) del tipo Ethernet y por medios de al menos una segunda red de comunicación (21), estando conectadas la primera y la segunda red de comunicación por una pasarela de comunicación (12). La invención también se refiere a un controlador de comunicación (10) que implementa dicho método. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de detección e identificación de equipos que se comunican según un protocolo Modbus y controlador de comunicación para implementar dicho procedimiento
Campo técnico
La presente invención se refiere a un procedimiento de detección e identificación de equipos que se comunican según un protocolo de comunicación Modbus, conectados mediante una primera red de comunicación de tipo Ethernet o mediante una segunda red de comunicación, estando la primera y la segunda red de comunicación conectadas por una pasarela de comunicación. La invención también se refiere a un controlador de comunicación que implementa dicho procedimiento.
El término red IP (Internet Protocol) se utiliza en lo sucesivo para referirse a una red de comunicación de tipo Internet (Intranet o Extranet) que cumple la norma TCP/IP (Transport Communication Protocol / Internet Protocol). Modbus es un protocolo de mensajería que se utiliza con frecuencia en las arquitecturas de equipos de automatización (http://www.modbus.org/). Una red IP puede transportar mensajes conformes al protocolo de comunicación Modbus/TCP. Modbus/TCP es un protocolo de comunicación que permite el intercambio de tramas compatibles con el protocolo Modbus para la capa de aplicación (capa 7) del modelo ISO (International Standards Organization), y el transporte de estas tramas Modbus a través de una red Ethernet utilizando las capas ISO del estándar TCP/IP de Internet. En lo sucesivo, el término "red de tipo Modbus serie" define un enlace serie Modbus que utiliza un protocolo de comunicación que permite intercambiar tramas conformes al protocolo Modbus y transportar estas tramas Modbus a través de un enlace serie multipunto. Las direcciones Modbus en un enlace serie de este tipo se codifican en un byte (de 0 a 255).
Por ejemplo, el documento ES 2 930 394 A1 describe el protocolo Modbus y una pasarela de comunicación entre dos redes IP capaz de encaminar mensajes conformes al protocolo de comunicación Modbus/TCP El documento D1=WO 01/76194 A1 (BRITISH TELECOMM [GB]; BARRETT MARK ALAN [GB]) 11 de octubre de 2001 (2001-10 11) tiene por objeto resolver el problema de identificar y/o localizar únicamente los equipos que se comunican con un mismo protocolo de comunicación.
Estado de la técnica
Los sistemas industriales de control/mando consisten en equipos interconectados por una o más redes de comunicación con el fin de poner a disposición de un operador datos de funcionamiento y habilitar comandos. La evolución de las tecnologías de comunicación entre aparatos y el aumento constante del número de equipos que pueden conectarse aumentan la complejidad de estos sistemas. Estos sistemas son diseñados por expertos pero, por ejemplo, en el momento de la implantación sobre el terreno o durante su operación, el técnico encargado de integrar el equipo en la instalación no siempre dispone de las herramientas completas ni de la competencia necesaria para validar plenamente la conformidad del sistema o identificar el origen de una avería. En concreto, conectar los aparatos a las redes de comunicación es una operación sencilla en sí misma, pero verificar que todos los aparatos del sistema de control/mando están conectados correctamente se convierte rápidamente en una tarea compleja y lenta cuando el sistema incluye un gran número de equipos. El uso de un dispositivo que detecta e identifica automáticamente todos los equipos conectados aumenta la productividad del técnico encargado de la integración de equipos y reduce significativamente el tiempo necesario para detectar un error en la definición de la dirección de un equipo o la instalación de un tipo de equipo en lugar de otro. Por último, un dispositivo de detección e identificación de este tipo puede ser implementado por personal con menos conocimientos técnicos que un experto.
La solicitud de patente US 2009/0287803 A1 describe un sistema y un procedimiento para descubrir automáticamente dispositivos en sistemas de monitorización de grandes instalaciones. Este procedimiento realiza consultas en diferentes modos, datos fragmentados, bloques de datos, direcciones de registro, y compara la respuesta obtenida con los valores de referencia. El modo de consulta se cambia cuando el procedimiento no obtiene una respuesta correcta. Una desventaja de este procedimiento es, por una parte, que el tiempo de descubrimiento puede ser extremadamente largo, ya que todos los equipos conectados se someten a un intento de reconocimiento, y, por otra parte, que el tiempo de descubrimiento no puede estimarse de antemano, por lo que el usuario no puede ser informado del tiempo necesario para completar el procedimiento.
La solicitud de patente WO 2013/062604 A1 describe un sistema de descubrimiento, configuración y control de equipos. Se utiliza un primer protocolo de comunicación para una fase de descubrimiento de equipos y un segundo protocolo de comunicación para una fase de identificación de equipos. Dicho procedimiento no permite descubrir equipos conectados a una segunda red de comunicación, aguas abajo de una pasarela de comunicación.
Descripción de la invención
Por lo tanto, la presente invención pretende remediar estos inconvenientes. Para ello, el objeto de la presente invención es un procedimiento implementado en un controlador de comunicaciones conectado, mediante una
primera red de comunicaciones del tipo Ethernet, a uno o varios primeros equipos que se comunican según un protocolo IP, describiéndose dicho procedimiento en la reivindicación 1.
Ventajosamente, la etapa de búsqueda de todos los primeros equipos comprende una etapa de búsqueda de las direcciones IP de los primeros equipos que tienen puertos abiertos.
Preferentemente, la etapa de búsqueda de todos los primeros equipos comprende una etapa de elaboración de una primera lista que consiste en las direcciones IP de todos los primeros equipos que tienen puertos abiertos.
Ventajosamente, la etapa de búsqueda de todos los primeros equipos comprende una etapa de detección de los primeros equipos que tienen la misma dirección IP
Preferentemente, la etapa de búsqueda del primer o los primeros equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP comprende una etapa de transmisión de una solicitud de identificación Modbus en el puerto TCP 502 dirigida a cada primer equipo mediante un número de host, de 1 a un número máximo predefinido de hosts, para cada dirección IP contenida en la primera lista.
Ventajosamente, la etapa de búsqueda del primer o primeros equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP enumerado en la primera lista comprende una etapa de detección de los primeros equipos que responden a la solicitud de identificación Modbus y que tienen la misma dirección IP Ventajosamente, la etapa de búsqueda de los primeros equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP comprende una etapa de elaboración de una segunda lista que consiste en las direcciones IP de los primeros equipos que responden a la solicitud de identificación de dirección Modbus.
Preferiblemente, se forma una base de datos en una etapa preliminar, dicha base de datos consiste en un primer campo que contiene datos de identificación de al menos un equipo de la lista, y, para cada equipo de la lista, al menos un segundo campo que contiene al menos una dirección Modbus de un registro que contiene los datos de identificación de dicho equipo de la lista.
Ventajosamente, se asocia un tercer campo a cada equipo de la lista en la base de datos, dicho tercer campo contiene un estado que caracteriza si el equipo de la lista es una pasarela de comunicación o un equipo terminal. Ventajosamente, el procedimiento comprende una etapa de identificación de los primeros y segundos equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP, comprendiendo dicha etapa de identificación, para cada primer equipo enumerado en la segunda lista:
• una etapa de envío de una solicitud Modbus de lectura sucesiva del contenido a cada una de las direcciones contenidas en el segundo campo de la base de datos,
• una etapa de identificación del primer equipo con un modelo de la lista cuando un dato leído en la etapa de envío de una solicitud de lectura Modbus corresponde a los datos de identificación de un modelo de la lista, y
• una etapa de elaboración de una tercera lista constituida por los datos de identificación de los equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP, estando dicha tercera lista asociada a la dirección IP de dicho primer equipo.
Preferentemente, la etapa de identificación de los primeros y segundos equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP comprende un bucle de interrogación en el que, para cada primer equipo identificado en la tercera lista:
• cuando dicho primer equipo identificado es una pasarela de comunicación, entonces se realiza una etapa de búsqueda e identificación de todos los segundos equipos conectados a la segunda red, y
• cuando dicho primer equipo identificado no es una pasarela de comunicación, entonces la etapa de identificación de los primeros equipos va seguida de una etapa de consulta del siguiente primer equipo identificado en la segunda lista.
Ventajosamente, la etapa de búsqueda e identificación de todos los segundos equipos conectados mediante una pasarela de comunicación a la segunda red de comunicación, comprende :
• para cada dirección Modbus de 1 al número máximo de hosts, una etapa de envío de una solicitud Modbus de lectura del contenido sucesivamente a cada una de las direcciones contenidas en el segundo campo de la base de datos,
• una etapa de identificación de un segundo equipo a un modelo de la lista cuando los datos leídos en una de las direcciones contenidas en el segundo campo corresponden a los datos de identificación de un modelo de la lista, y
• una etapa de actualización de la tercera lista de equipos compilada asociando a la dirección IP de la pasarela de comunicación un dato de identificación del segundo equipo identificado.
Preferentemente, cualquier primer o segundo equipo que se comunique según el protocolo de comunicación Modbus se identifica mediante una solicitud Modbus de lectura de una palabra de salida.
Ventajosamente, cualquier primer o segundo equipo es identificado como un equipo Modbus si responde a una petición de lectura Modbus con un código de excepción distinto de 0x0B.
Ventajosamente, cualquier primer o segundo equipo es identificado como un equipo que no comunica de acuerdo con el protocolo de comunicación Modbus cuando una etapa de envío de una petición de lectura Modbus no obtiene respuesta dentro de un tiempo de espera de respuesta predefinido.
Ventajosamente, el procedimiento comprende una etapa de estimación de una duración total de detección e identificación de los primeros y segundos equipos, siendo dicha duración total inferior o igual al producto del valor del tiempo de espera de respuesta predefinido, el número máximo de hosts y el número de primeros equipos enumerados en la segunda lista.
Preferentemente, el tiempo de espera de respuesta está comprendido entre 50 y 500 ms.
La invención también se refiere a un controlador de comunicación como se describe en la reivindicación 18.
Preferentemente, el controlador de comunicación comprende una interfaz hombre/máquina, conectada a la unidad de procesamiento, para realizar, al menos, una lectura de la primera, segunda y tercera lista de direcciones y una lectura y/o modificación de los campos primero, segundo y tercero almacenados en la base de datos.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos anexos ilustran la invención:
La figura 1 es una representación esquemática de un ejemplo de red de comunicación con un controlador de comunicación,
La figura 2 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento de detección e identificación de los primeros y segundos equipos,
La figura 3 muestra, en detalle, una etapa del procedimiento que es objeto de la invención,
Las figuras 4A a 4E muestran el contenido de una serie de listas elaboradas en el transcurso del procedimiento y que contienen direcciones, identificadores o propiedades de los primeros y segundos equipos,
La figura 5 muestra el contenido de una base de datos utilizada para identificar equipos, y
La figura 6 muestra, en forma de diagrama de bloques, un controlador de comunicaciones con medios para implementar el procedimiento de detección e identificación de los primeros y segundos equipos.
Descripción detallada de una realización de la invención
La figura 1 muestra, de forma esquemática, un ejemplo de red de comunicación que comprende un controlador de comunicación 10, también denominado en inglés "edge controler", conectado a una serie de primeros equipos 12, 13, 14 mediante una primera red de comunicación 11 de tipo Ethernet. Preferentemente, las comunicaciones entre el controlador de comunicaciones 10 y los primeros equipos 12, 13, 14 siguen un protocolo TCP/IP. Uno o más de los primeros equipos 12, 13, 14 puede ser una pasarela de comunicación 12. Dicha pasarela de comunicación 12 está destinada a permitir la conexión de una segunda red de comunicación 21, a la que están conectados los segundos equipos 22, 23, 24. La pasarela de comunicación 12 permite la transmisión de mensajes entre los segundos equipos 22, 23, 24, el controlador de comunicación 10 y los primeros equipos 12, 13, 14.
El procedimiento de la invención es particularmente adecuado para la detección e identificación de todos los equipos que se comunican según un protocolo Modbus. La primera red de comunicación es preferentemente Modbus TCP/IP, la segunda red de comunicación es preferentemente Modbus serie.
El procedimiento de la invención puede implementarse en presencia de varias pasarelas de comunicación 12 conectadas a la primera red de comunicación 11 con el fin de conectar varias segundas redes 21. El procedimiento se lleva a cabo de la misma manera, independientemente de si hay una o más pasarelas de comunicación y, por
tanto, una o más segundas redes de comunicación. Dicho procedimiento también puede realizarse cuando no hay pasarela de comunicación o cuando ésta falla. La figura 1 muestra sólo una pasarela y una segunda red 21 para que la descripción sea más clara.
La figura 2 muestra un diagrama de flujo del procedimiento para detectar e identificar todos los primeros equipos y todos los segundos equipos. En una etapa de búsqueda 100 se realiza una búsqueda de todos los primeros equipos 12, 13, 14 conectados a la primera red 11 y que se comunican según un protocolo Ethernet. Para ello, en una etapa de búsqueda 110, el controlador de comunicación 10 realiza una búsqueda de las direcciones IP de todos los equipos conectados a la primera red 11 escaneando los puertos abiertos de los equipos conectados. El Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) utiliza un puerto en un equipo para establecer una conexión de host a host, siendo un host un equipo de comunicación con una dirección IP. Se considera que un puerto está "abierto" cuando un intento de conexión al puerto de ese equipo obtiene una respuesta distinta de un mensaje de error como, por ejemplo, "conexión fallida". Preferentemente, el controlador de comunicación 10 emite un comando de tipo "NMAP (Network Mapper)" que se utiliza para recopilar las direcciones IP de los equipos que se comunican según el protocolo TCP/IP La ventaja de este procedimiento de escaneado es que la búsqueda puede realizarse en un tiempo muy breve, de unos 10 segundos.
El conjunto de direcciones IP recogidas se registra en una primera lista ListDeviceslP durante una etapa 120 de elaboración de la primera lista compuesta por las direcciones IP de todos los primeros equipos 12, 13, 14 detectados. En la Figura 4A se muestra un ejemplo de la primera lista. En este caso, se registran seis direcciones IP en una primera lista:
192.168.10.12
192.168.10.99
192.168.10.99
192.168.10.20
192.168.10.21
192.168.10.22
Durante la implementación de los primeros equipos 12, 13, 14, es posible que se haya cometido un error. Por ejemplo, la misma dirección IP 192.168.10.99 se asigna a dos equipos diferentes. Dicho error puede afectar al funcionamiento de la primera red de comunicación. Por otra parte, un error de este tipo es difícil de detectar manualmente. Por lo tanto, se realiza una etapa 130 de detección de los primeros equipos con la misma dirección IP En este paso, se realiza una búsqueda de duplicados en la primera lista ListDeviceslP y se asigna un indicador de error a cada dirección IP que aparezca dos veces. La Figura 4B muestra la asignación de la dirección IP 192.168.10.99 a dos equipos diferentes. Estos dos equipos no serán interrogados posteriormente y se emitirá un mensaje de error para informar al usuario de esta avería.
El procedimiento continúa con una etapa de búsqueda 200 de los primeros equipos 12, 13, 14 que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP Dicha etapa de búsqueda 200 comprende una etapa 210 de envío sucesivo de una solicitud de identificación Modbus a cada dirección IP contenida en la primera lista ListDeviceslP Sólo responderán los primeros equipos 12, 13, 14 que se comuniquen según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP Una dirección IP de tipo X.YZ.H compuesta de un número de red X.Y.Z y de un número de host H, un primer medio es enviar un comando de identificación Modbus para cada dirección IP contenida en la primera lista ListDeviceslP, para cada número de host, de 1 hasta un número máximo predefinido, HostMaxi, para cada paridad, para cada velocidad de comunicación, para un bit de parada igual a 1 y para un bit de parada igual a 0. El número HostMaxi es el número máximo de equipos Modbus, también llamados "hosts", que se pueden asignar a una dirección IP El valor del número Hostmaxi se establece preferiblemente en 255 para propósitos Modbus, pero también puede establecerse en 254 o 253, ya que algunos números de host pueden reservarse para necesidades específicas de Modbus. Este primer medio es exhaustivo pero requiere mucho tiempo. Preferentemente, la solicitud de identificación Modbus se emite, para cada dirección IP contenida en la primera lista ListDeviceslP, mediante una secuencia de comandos "NMAP" en el puerto TCP 502 dirigida a cada número de host, desde 1 hasta el número máximo de hosts HostMaxi. Tal secuencia de comandos es, por ejemplo y para una red de clase C, de la forma:
Nmap -p 502192.168.10.1/24
Nmap -p 502192.168.10.2/24
Nmap -p 502192.168.10.255/24
El tiempo necesario para ejecutar dicha orden es sustancialmente constante, del orden de 10 segundos.
A continuación, se realiza una etapa de detección 220 de los primeros equipos 12, 13, 14 que tienen la misma dirección IP Modbus para detectar este tipo de error.
El procedimiento continúa con una etapa 230 de elaboración de una segunda lista ListDevicesMB consistente en las direcciones IP del primer dispositivo primeros equipos 12, 13, 14 que responden sin error a la solicitud de identificación de dirección IP Modbus. Un ejemplo de la segunda lista se muestra en la Figura 4C: esta segunda lista consiste en las direcciones IP de los primeros equipos que se comunican utilizando el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP. Esta segunda lista ListDevicesMB es un subconjunto de la primera lista ListDeviceslP. Los elementos presentes en la primera lista pero no presentes en la segunda lista son los primeros equipos que no comunican mediante el protocolo Modbus TCP/IP, por ejemplo una impresora, y los equipos cuya dirección IP está asignada a más de un equipo.
El procedimiento continúa con una etapa de estimación 300 de un tiempo total T para detectar e identificar los primeros y segundos equipos. El tiempo total T es un tiempo máximo suponiendo que todos los equipos primeros y segundos son pasarelas de comunicación. Dicho tiempo T es igual o menor que el producto del número NbrModbusDevices de primeros equipos 12, 13, 14 de la lista en la segunda lista ListDevicesMB, el número HostMaxi correspondiente al número máximo de equipos Modbus que se pueden asignar a una dirección IP y el valor de un tiempo de espera de respuesta predefinido Tr:
T < NbrModbusDevices x HostMaxi x Tr
Preferentemente, el tiempo de espera de respuesta Tr está comprendido entre 50 ms y 500 ms. En el caso de un tiempo de espera de respuesta Tr igual a 200 ms y para tres equipos Modbus correctamente conectados a la primera red de comunicación como se muestra en la Figura 4C, el tiempo total de detección e identificación T será menor o igual a:
T < NbrModbusDevices x HostMaxi x Tr
ya sea: T <153segundos.
La etapa de estimar 300 el tiempo total T para detectar e identificar los primeros y segundos equipos es útil para informar a un usuario del tiempo necesario para realizar el procedimiento. Dado que dicha etapa de estimación 300 es puramente informativa, su ejecución es opcional en la ejecución del procedimiento de detección e identificación de equipos.
Se realiza una etapa preliminar 50 antes de realizar la etapa de búsqueda 100 de todos los primeros equipos 12, 13, 14 para preparar una etapa 400 de identificación de todos los primeros y segundos equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus. En la etapa previo 50 se construye una base de datos DataModel. Dicha base de datos DataModel, cuyo contenido se muestra en la Figura 5, consta de un primer campo Ident que contiene un dato de identificación de al menos un equipo de la lista. Por ejemplo, y como se muestra en la Figura 5, una primera línea del primer campo contiene los datos "EGX" correspondientes a la identidad de una pasarela de comunicación, en inglés “gateway”. Una segunda línea del primer campo contiene los datos "PLC" correspondientes a un controlador lógico programable, etc. Todos los identificadores de equipos conocidos de uno o varios fabricantes pueden enumerarse y almacenarse en la base de datos DataModel. Se asigna al menos un segundo campo RegAdress a cada equipo de la lista. El segundo campo RegAdress contiene una dirección Modbus de un registro que contiene al menos los datos de identificación del equipo de la lista. Por ejemplo, y como se muestra en la Figura 5, la dirección Modbus 3340 contiene un dato de identificación, por ejemplo "EGX", de una pasarela de comunicación "EGX". Una dirección Modbus 3003 contiene un dato de identificación, por ejemplo "PLC", de un autómata programable “PLC”. Así, la consulta de las direcciones Modbus que figuran en el segundo campo RegAdress de la base de datos DataModel permite identificar un equipo. Por ejemplo, y como se muestra en la Figura 5, cuando una consulta Modbus en la dirección 6434 de un equipo obtiene una respuesta "INV", entonces se puede deducir que dicho equipo consultado es un inversor ya que la respuesta a la consulta es igual al contenido de la tercera línea del primer campo Ident que contiene el dato "INV" y la dirección del registro consultado se corresponde con el dato "6434" de la tercera línea del segundo campo RegAdress.
Ventajosamente, un tercer campo Term/gate se asocia a cada equipo de la lista en la base de datos DataModel para caracterizar si el equipo de la lista es una pasarela de comunicación 12 o un equipo terminal 13, 14. Por ejemplo, y como se muestra en la Figura 5, la primera línea del tercer campo Term/gate contiene el dato "gateway" porque la primera línea del primer campo Ident corresponde a un equipo catalogado como "EGX" que es una pasarela de comunicaciones. Por el contrario, un autómata programable “PLC”, que aparece en la segunda fila de la base de datos DataModel, contiene un dato "Term" en el tercer campo Term/gate, ya que un autómata programable es un equipo terminal y no una pasarela de comunicación.
Cuando todos los primeros equipos 12, 13, 14 que se comunican según un protocolo de comunicación Modbus TCP/IP han sido enumerados en la segunda lista ListDevicesMB, el procedimiento continúa con una etapa 400 de
identificación de todos los primeros equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP, y, cuando un primer equipo es una pasarela de comunicación, el procedimiento comprende una etapa de identificación de todos los segundos equipos conectados a dicha pasarela. Para ello, el procedimiento selecciona una dirección IP de la segunda lista ListDevicesMB en una etapa de selección 410. A continuación, en una etapa 420, se realiza una petición Modbus para leer sucesivamente el contenido en cada una de las direcciones contenidas en el segundo campo RegAdress de la base de datos DataModel en la dirección IP seleccionada. Tomando como ejemplo la base de datos mostrada en la Figura 5, se enviará una solicitud de lectura Modbus a las direcciones Modbus 3340, 3003, 6434, etc. A continuación, se lleva a cabo una etapa de identificación 430 durante la cual, cuando un elemento de datos leído en la etapa 420 de envío de una solicitud de lectura Modbus corresponde a un elemento de datos de identificación Ident de un modelo enumerado en la base de datos DataModel, estando identificado el equipo consultado, se lleva a cabo una etapa 440 para elaborar una tercera lista ListDeviceDM del equipo que se comunica según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP. La tercera lista ListDeviceDM está asociada a la dirección IP de los primeros equipos 12, 13, 14 enumerados en la segunda lista ListDevicesMB. En la Figura 4D se muestra un ejemplo de la tercera lista, que consiste en los datos de identificación de los primeros equipos identificados. La dirección Modbus del primer equipo identificado puede introducirse en una lista @Modbus suplementaria, asociada a las listas segunda y tercera, como se ilustra, a modo de ejemplo, en la figura 4D.
Los primeros equipos identificados 12, 13, 14 pueden ser equipos terminales como autómatas, convertidores, baterías, etc. o pasarelas de comunicación. Una pasarela de comunicación 12 permite el intercambio de datos entre un controlador de comunicación 10 y los segundos equipos 22, 23, 24 conectados a una segunda red de comunicación, teniendo los segundos equipos generalmente funciones de comunicación menos avanzadas que los primeros equipos. El procedimiento de la invención también permite identificar los segundos equipos conectados a la segunda red 21. Para ello, la etapa 400 de identificación de los primeros equipos 12, 13, 14 comprende un bucle de consulta en el que, para cada primer equipo identificado en la tercera lista ListDeviceDM:
• cuando dicho primer equipo identificado es una pasarela de comunicación 12, entonces se realiza una etapa 480 de búsqueda e identificación de todos los segundos equipos 22, 23, 24 conectados a la segunda red, y
• cuando dicho primer equipo identificado no es una pasarela de comunicación 12 y, por tanto, un equipo terminal, entonces la etapa de identificación de los primeros equipos 12, 13, 14 se continúa mediante una etapa de consulta 470 del siguiente primer equipo identificado en la segunda lista ListDevicesMB.
Específicamente, cuando se identifica un primer equipo, se realiza una búsqueda en el tercer campo Term/gate de la base de datos DataModel en una etapa 450. Cuando el equipo identificado es un equipo terminal, el procedimiento comprueba en una etapa 460 si se han identificado todos los primeros equipos de la segunda lista ListDevicesMB. Cuando es así, el procedimiento ha finalizado, la segunda ListDevicesMB y la tercera ListDeviceDM están completas y pueden ser utilizadas, por ejemplo, por un técnico encargado de la integración de los equipos en la instalación. De lo contrario, se selecciona la siguiente dirección IP de la segunda lista ListDevicesMB y el procedimiento vuelve al paso 410 de selección de una dirección IP para identificar.
Cuando el equipo identificado es una pasarela de comunicación 12, puede haber múltiples direcciones Modbus asignadas a una dirección IP dada, teniendo cada segundo equipo conectado en la segunda red de comunicación su propia dirección Modbus. En este caso, el procedimiento realiza una etapa 480 de búsqueda e identificación de todos los segundos equipos 22, 23, 24 que comprenden:
• para cada dirección Modbus desde 1 hasta el número máximo de hosts HostMaxi, una etapa de envío 482 de una petición Modbus para leer los datos contenidos en cada una de las direcciones del segundo campo RegAdress de la base de datos,
• una etapa 484 de identificación de un segundo equipo con un modelo de la lista cuando los datos leídos en la etapa anterior corresponden a los datos de identificación Ident de un modelo de la lista, y
• una etapa de actualización 486 de la tercera lista ListDeviceDM asociando a la dirección IP de la pasarela de comunicación 12, los datos de identificación del segundo equipo 22, 23, 24 identificado.
Para mayor claridad, en la etapa de identificación 484, el procedimiento consulta sucesivamente cada dirección contenida en el segundo campo RegAdress hasta que un equipo responde con un identificador correspondiente al identificador Ident asociado con la dirección Modbus consultada. De este modo, se identifican todos los primeros y segundos equipos. La Figura 4E ilustra, a modo de ejemplo, la tercera lista ListDeviceDM elaborada al final de la etapa 480 para buscar e identificar todos los segundos equipos.
Cuando varias pasarelas de comunicación 12 están conectadas a la primera red de comunicación, la etapa 480 de búsqueda e identificación de todos los segundos equipos 22, 23, 24 se realiza sucesivamente para cada una de las pasarelas de comunicación 12. Cuando no hay pasarela de comunicación 12, la etapa 480 de búsqueda e identificación de todos los segundos equipos 22, 23, 24 no se realiza, ya que sólo existen primeros equipos terminales.
Una solicitud de identificación Modbus, tal como se realiza en la etapa 420, consiste preferentemente en enviar una solicitud de lectura de una palabra de salida contenida en un registro, también denominada "solicitud de sólo lectura", de acuerdo con el código de función Modbus 03, a una dirección especificada en el comando, emitiéndose el comando al equipo no identificado. También se puede utilizar cualquier otro comando de lectura, por ejemplo, lectura de n bits. Cuando el equipo se comunica según un protocolo de comunicación Modbus, dicho equipo responde emitiendo el contenido del registro direccionado por el comando. Puede ocurrir que el equipo responda con un código de excepción 0x01 o 0x02 o 0x03 o 0x04 o 0x08. En estos casos, el equipo informa de que ha recibido el comando pero no puede procesar la petición. Esta información sigue siendo útil: el equipo interrogado es un equipo que comunica mediante el protocolo Modbus, pero se desconoce su identidad. No obstante, la tercera lista ListDeviceDM se puede actualizar, por ejemplo y como se muestra en la Figura 4E, asignando una identidad desconocida a un equipo con una dirección IP de 192.168.10.21 y una dirección Modbus de 150. Más generalmente, cualquier primer o segundo equipo se identifica como un equipo Modbus si responde a una solicitud de lectura Modbus con un código de excepción distinto de 0x0B. Una respuesta con código 0x0B significa que no hay ningún equipo en la dirección consultada. Del mismo modo, cualquier equipo primero o segundo se identifica como un equipo que no se comunica de acuerdo con el protocolo de comunicación Modbus cuando una etapa de envío de una solicitud de lectura Modbus no obtiene una respuesta dentro del tiempo de espera de respuesta predefinido Tr.
La invención también se refiere a un controlador de comunicación 10 que comprende:
• una unidad de procesamiento 10a dispuesta para aplicar el procedimiento,
• al menos un circuito de almacenamiento 10b, conectado a la unidad de procesamiento 10a y dispuesto para almacenar al menos la primera, segunda y tercera lista de direcciones ListDevicelP, ListDeviceMB, ListDeviceDM, y el contenido de un primer, segundo y tercer campo Ident, RegAdress, Term/gate organizados en una base de datos DataModel, y
• al menos una interfaz de comunicación 10c, conectada por una parte a la unidad de procesamiento 10a y por otra parte a una primera red de comunicación 11 del tipo Ethernet a la que están conectados los primeros equipos 12, 13, 14, estando dicha interfaz de comunicación 10c dispuesta para ejecutar solicitudes de envío de solicitudes Modbus en la primera red de comunicación 11 y para recibir respuestas enviadas por los primeros equipos 12, 13, 14 y transmitir las respuestas a la unidad de procesamiento 10a.
El controlador de comunicación 10 comprende preferentemente un microordenador.
En una realización preferida, el controlador de comunicación 10 comprende una interfaz hombre/máquina 10d, conectada a la unidad de procesamiento. Así, un operador puede realizar, al menos, una lectura de la primera, segunda y tercera lista de direcciones ListDevicelP, ListDeviceMB, ListDeviceDM y una lectura y/o modificación de los campos Ident, RegAdress, Term/gate almacenados en la base de datos DataModel. El conocimiento de esta información permite, durante la fase de instalación o validación, una verificación rápida, exhaustiva y automática de la conformidad de la configuración de los equipos y las redes de comunicación con la red de comunicación prevista. La base de datos DataModel puede actualizarse para incluir nuevos equipos.
El procedimiento objeto de la invención permite la búsqueda e identificación automática de todos los equipos que se comunican según el protocolo Modbus, conectados a la primera red Ethernet y a una o varias segundas redes Modbus serie. Además, también se detectan los equipos conectados que no responden al protocolo Modbus. La eficacia del procedimiento permite reducir significativamente el tiempo necesario para la fase de búsqueda e identificación y detectar anomalías en los equipos, como direcciones idénticas de equipos conectados a la primera o a la segunda red, lo que proporciona una apreciable ganancia de productividad para el técnico encargado de integrar los equipos en la instalación, especialmente en instalaciones con un gran número de equipos conectados.
Claims (19)
1. Procedimiento implementado en un controlador de comunicación (10) conectado, mediante una primera red de comunicación (11) de tipo Ethernet, a uno o varios primeros equipos (12, 13, 14) que se comunican según un protocolo IP, estando dicho procedimiento destinado a:
- detectar e identificar el o los primeros equipos (12, 13, 14) que se comunican según un protocolo de comunicación Modbus TCP/IP, y
- detectar e identificar segundos equipos (22, 23, 24) conectados entre sí mediante al menos una segunda red de comunicación (21) de tipo Modbus serie, estando dicha segunda red de comunicación (21) conectada a la primera red de comunicación (11) mediante una pasarela de comunicación (12), estando dicho procedimiento caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
- búsqueda (100) de todos los primeros equipos (12, 13, 14) conectados a la primera red de comunicación (11) y que se comunican según un protocolo Ip,
- búsqueda (200) del o de los primeros equipos (12, 13, 14) que se comunican según un protocolo de comunicación Modbus TCP/IP,
- identificar (450) al menos una pasarela de comunicación (12) entre el (los) primer(os) equipo(s) (12, 13, 14) que se comunican según un protocolo de comunicación Modbus TCP/IP, y
- buscar e identificar (480) el (los) segundo(s) equipo(s) (22, 23, 24) que se comunica(n) según un protocolo de comunicación Modbus cuando se identifica al menos una pasarela de comunicación (12), entre el (los) primer(os) equipo(s) (12, 13, 14) que se comunica(n) según un protocolo de comunicación Modbus TCP/IP
2. Un procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque la etapa de búsqueda (100) de todos los primeros equipos (12, 13, 14) comprende una etapa de búsqueda (110) de las direcciones IP de los primeros equipos que tienen puertos abiertos.
3. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque la etapa de búsqueda (100) de todos los primeros equipos (12, 13, 14) comprende una etapa (120) de elaboración de una primera lista (ListDeviceslP) compuesta por las direcciones IP de todos los primeros equipos (12, 13, 14) que tienen puertos abiertos.
4. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque la etapa de búsqueda (100) de todos los primeros equipos (12, 13, 14) comprende una etapa (130) de detección de los primeros equipos que tienen la misma dirección IP
5. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque la etapa de búsqueda (200) del o de los primeros equipos (12, 13, 14) que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP comprende una etapa (210) de transmisión de una solicitud de identificación Modbus en el puerto TCP 502 dirigida a cada primer equipo (12, 13, 14) mediante un número de host, de 1 a un número máximo predefinido de hosts (HostMaxi), para cada dirección IP contenida en la primera lista (ListDevices1P).
6. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque la etapa de búsqueda (200) del o de los primeros equipos (12, 13, 14) que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP enumerados en la primera lista (ListDeviceslP) comprende una etapa (220) de detección de los primeros equipos (12, 13, 14) que responden a la solicitud de identificación Modbus y que tienen una misma dirección IP
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque la etapa (200) de búsqueda del o de los primeros equipos (12, 13, 14) que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP comprende una etapa (230) de elaboración de una segunda lista (ListDevicesMB) formada por las direcciones IP del o de los primeros equipos (12, 13, 14) que responden a la solicitud de identificación de direcciones Modbus.
8. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque en una etapa preliminar (50) se constituye una base de datos (DataModel), estando dicha base de datos (DataModel) constituida por un primer campo (Ident) que contiene un dato de identificación de al menos un equipo de la lista, y, para cada equipo de la lista, al menos un segundo campo (RegAdress) que contiene al menos una dirección Modbus de un registro que contiene el dato de identificación de dicho equipo de la lista.
9. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque a cada equipo de la lista en la base de datos (DataModel) se le asocia un tercer campo (Term/gate), conteniendo dicho tercer campo (Term/gate) un estado que caracteriza si el equipo de la lista es una pasarela de comunicación (12) o un equipo terminal (13, 14).
10. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende una etapa (400) de identificación de los primeros y segundos equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP que comprende, para cada primer equipo (12, 13, 14) enumerado en la segunda lista (ListDevicesMB):
- una etapa (420) de envío de una solicitud Modbus de lectura del contenido sucesivamente a cada una de las direcciones contenidas en el segundo campo (RegAdress) de la base de datos (DataModel),
- una etapa de identificación (430) del primer equipo a un modelo de la lista cuando un dato leído en la etapa (420) de envío de una solicitud de lectura Modbus corresponde a los datos de identificación (Ident) de un modelo de la lista, y
- una etapa (440) de elaboración de una tercera lista (ListDeviceDM) constituida por los datos de identificación de los equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP, estando dicha tercera lista (ListDeviceDM) asociada a la dirección IP de dicho primer equipo (12, 13, 14).
11. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque la etapa de identificación (400) de los primeros y segundos equipos que se comunican según el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP comprende un bucle de interrogación en el que, para cada primer equipo identificado en la tercera lista (ListDeviceDM):
- cuando dicho primer equipo identificado es una pasarela de comunicación (12), entonces se realiza una etapa (480) de búsqueda e identificación de todos los segundos equipos (22, 23, 24) conectados a la segunda red, y
- cuando dicho primer equipo identificado no es una pasarela de comunicación (12), entonces la etapa de identificación de los primeros equipos (12, 13, 14) se continúa mediante una etapa de consulta (470) del siguiente primer equipo identificado en la segunda lista (ListDevicesMB).
12. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque la etapa (480) de buscar e identificar todos los segundos equipos (22, 23, 24) conectados mediante una pasarela de comunicación (12) a la segunda red de comunicación (21), comprende:
- para cada dirección Modbus de 1 al número máximo de hosts (HostMaxi), una etapa de envío (482) de una solicitud Modbus de lectura del contenido sucesivamente a cada una de las direcciones contenidas en el segundo campo (RegAdress) de la base de datos,
- una etapa de identificación (484) de un segundo equipo a un modelo de la lista cuando los datos leídos en una de las direcciones contenidas en el segundo campo (RegAdress) corresponden a los datos de identificación (Ident) de un modelo de la lista, y
- una etapa de actualización (486) de la tercera lista (ListDeviceDM) de equipos elaborada asociando a la dirección IP de la pasarela de comunicación (12) un dato de identificación del segundo equipo (22, 23, 24) identificado.
13. Procedimiento según la reivindicación anterior caracterizado porque cualquier primer o segundo equipo (12, 13, 14, 22, 23, 24) que se comunique según el protocolo de comunicación Modbus se identifica mediante una petición Modbus de lectura de una palabra de salida.
14. Procedimiento según la reivindicación anterior caracterizado porque cualquier primer o segundo equipo (12, 13, 14, 22, 23, 24) se identifica como un equipo Modbus si responde a una solicitud de lectura Modbus con un código de excepción distinto de 0x0B.
15. Procedimiento según la reivindicación anterior caracterizado porque cualquier primer o segundo equipo (12, 13, 14, 22, 23, 24) se identifica como un equipo que no se comunica según el protocolo de comunicación Modbus cuando una etapa de envío de una solicitud de lectura Modbus no obtiene una respuesta en un plazo inferior a un tiempo de espera de respuesta predefinido (Tr).
16. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende una etapa de estimación (300) de una duración total (T) de detección e identificación de los primeros y segundos equipos (12, 13, 14, 22, 23, 24), siendo dicha duración (T) inferior o igual al producto del valor del tiempo de espera de respuesta predefinido (Tr), del número máximo de hosts (HostMaxi) y del número de primeros equipos (NbrModbusDevices) listados en la segunda lista (ListDevicesMB).
17. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque el tiempo de espera de respuesta (Tr) está comprendido entre 50 y 500 ms.
18. Controlador de comunicación (10) caracterizado porque comprende:
- una unidad de procesamiento (10a) dispuesta para llevar a cabo el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
- al menos un circuito de almacenamiento (10b), conectado a la unidad de procesamiento (10a) y dispuesto para almacenar al menos una primera, una segunda y una tercera lista de direcciones (ListDevicelP, ListDeviceMB, ListDeviceDM), y un primer, un segundo y un tercer campo (Ident, RegAdress, Term/gate) organizados en una base de datos (DataModel), y
- al menos una interfaz de comunicación (10c), conectada por una parte a la unidad de procesamiento (10a) y por otra parte a una primera red de comunicación (11) de tipo Ethernet a la que están conectados los primeros equipos (12, 13, 14), estando dicha interfaz de comunicación (10c) dispuesta para ejecutar las
peticiones de envío de solicitudes Modbus en la primera red de comunicación (11) y para recibir respuestas enviadas por los primeros equipos (12, 13, 14) y transmitir las respuestas a la unidad de procesamiento (10a).
19. Controlador de comunicación (10) según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende una interfaz hombre/máquina (10d), conectada a la unidad de procesamiento, para realizar, al menos, una lectura de la primera, segunda y tercera listas de direcciones (ListDevicelP, ListDeviceMB, ListDeviceDM) y una lectura y/o modificación de los campos primero, segundo y tercero (Ident, RegAdress, Term/gate) almacenados en la base de datos (DataModel).
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