MXPA01010846A

MXPA01010846A - Protocolo de red modbus para modo agil.

Info

Publication number: MXPA01010846A
Application number: MXPA01010846A
Authority: MX
Inventors: E Siders Keith
Original assignee: Square D Co
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2002-05-06
Also published as: DE60124201D1; EP1210654A1; WO2001063369A1; AU3483201A; DE60124201T2; EP1210654B1; CA2371073A1; US6880015B1; CA2371073C; AU781818B2

Abstract

Un dispositivo esclavo Modbus es operable en un modo agil que permite al dispositivo esclavo interpretar automaticamente y responder a cuadros de mensaje de primer tipo y segundo tipo llevados al dispositivo esclavo por un dispositivo maestro. El dispositivo esclavo detecta un primer caracter entrante de un cuadro de mensaje de pregunta maestra generado por el dispositivo maestro. Si el primer caracter es un caracter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, el dispositivo esclavo interpreta el cuadro de mensaje de pregunta maestra como un cuadro de mensaje de primer tipo. Si el primer caracter entrante no es el caracter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, el dispositivo esclavo interpreta el cuadro de mensaje de pregunta maestra como un cuadro de mensaje de segundo tipo. Si el dispositivo esclavo se direcciona en el cuadro de mensaje de pregunta maestra, el dispositivo esclavo desempena la orden asociada con el mensaje y, si es requerido por la orden, genera un cuadro de mensaje de respuesta del mismo tipo que el cuadro de mensaje de pregunta maestra.

Description

PROTOCOLO DE RED MODBUS PARA MODO ÁGIL Antecedentes de la Invención Modbus es un protocolo de comunicaciones de red de maestro sencillo/esclavos múltiples originalmente definido por Modicon para equipos de automatización de piso de fábrica. El maestro envía un cuadro de mensaje de pregunta direccionado a un esclavo y, si el esclavo está presente, el esclavo envía un cuadro de respuesta. La interacción pregunta/respuesta es llamada una transacción. Hasta ahora, los componentes de sistema Modbus han sido ajustados para comunicarse ya sea por vía de cuadros de mensaje de caracteres ASCII o cuadros de mensaje binario de Unidad de Terminal Remota (RTU) , pero no ambos. Aunque un sistema está típicamente en el modo ASCII o en el modo RTU durante la operación normal, es incómodo cambiar el modo del sistema para propósitos de solución de problemas. Aunque el modo RTU proporciona el mejor desempeño, la solución de problemas por vía de los cuadros de mensaje RTU puede ser mas difícil, requiriendo controladores de software apropiados cargados en un controla-dor/computador para comunicarse por vía del modo RTU. Compendio de la Invención Un dispositivo esclavo Modbus es operable en un modo ágil que permite al dispositivo esclavo interpretar automáticamente y responder a cuadros de mensaje de primer tipo y segundo tipo llevados al dispositivo esclavo por un dispositivo maestro. El dispositivo esclavo detecta un primer carácter entrante de un cuadro de mensaje de pregunta maestro generado por el dispositivo maestro. Si el primer carácter es un carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, el dispositivo esclavo interpreta el cuadro de mensaje de pregunta maestro como un cuadro de mensaje de primer tipo. Si el primer carácter entrante no es el carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, el dispositivo esclavo interpreta el cuadro de mensaje de pregunta maestro como un cuadro de mensaje de segundo tipo. Si el dispositivo esclavo se direcciona en el cuadro de mensaje de pregunta maestro, el dispositivo esclavo desempeña la orden asociada con el mensaje y, si es requerido por la orden, genera un cuadro de mensaje de respuesta del mismo tipo que el cuadro de mensaje de pregunta maestro. Breve Descripción de los Dibujos La anterior y otras ventajas de la invención se volverán evidentes previa lectura de la siguiente descripción detallada y por referencia al dibujo, en el cual: La figura 1 ilustra un panel de distribución eléctrica de un sistema de manejo de energía incluyendo una barra colectora de control operable en modo ágil, de acuerdo con la presente invención. Aunque la invención es susceptible de varias modifica-ciones y formas alternativas, las formas de realización específi-cas se han mostrado por conducto de un ejemplo en los dibujos y serán descritas en detalle en la presente. Sin embargo, debe de entenderse que la invención no pretende quedar limitada a las formas particulares divulgadas. Mas bien, la invención debe cubrir todas las modificaciones, los equivalentes, y las alternativas que caigan dentro del espíritu y los alcances de la invención, como se definen por las reivindicaciones anexas. Descripción Detallada de la Invención Implementar una interfaz de modo ágil permite a un componente esclavo en un sistema usar un protocolo de comunicaciones Modbus que opere en forma fluida, ya sea en un modo ASCII o un modo RTU en una base de transacción por transacción. Mientras soluciona problemas, sin embargo, el modo ágil puede ser inhabilitado, dejando al componente esclavo fijo ya sea en el modo ASCII o el modo RTU, si se desea. Si el componente esclavo se deja en el modo ASCII, un técnico puede usar una terminal simple, o un programa terminal, para comunicarse con el componente esclavo sin el uso de controladores de software especiales, por lo tanto permitiendo una alternativa de solución de problemas rápida. Como se explicó anteriormente, comunicarse en un modo RTU requiere de controladores de software apropiados. De acuerdo con la presente invención, el componente esclavo de modo ágil detecta el primer carácter entrante de un mensaje de pregunta desde un componente maestro. Si el primer carácter es el carácter de apuntador ASCII, dos puntos (:) , entonces el mensaje se interpreta como un mensaje de pregunta ASCII. Si el componente esclavo es direccionado en la pregunta ASCII, el componente esclavo desempeña la orden solicitada y, si es requerido (dependiente de la orden) , el componente esclavo responderá en el modo ASCII. Si, sin embargo, el primer carácter del mensaje de pregunta no es un carácter de apuntador ASCII (por ejemplo, no dos puntos), entonces el mensaje se interpreta como un mensaje de pregunta RTU y se aplica toda la regulación y el manejo de cuadro RTU. Si el componente esclavo se direcciona en la pregunta RTU, el componente esclavo enviará cualquier respuesta requerida en el modo RTU. En una forma de realización, un microprocesador del componente esclavo usa un par de bits de control (bit "ágil" y bit "ASCII") para aplicar el modo del componente esclavo. Los bits de control se interpretan como sigue: Si el componente esclavo está en el modo RTU fijo en el cual el bit de control "ágil" está apagado y el bit de control "ASCII" está apagado, el componente esclavo sólo puede interpretar cuadros de mensaje RTU enviados a él por el componente maestro y no puede interpretar cuadros de mensaje ASCII. Si el componente esclavo está en el modo ASCII fijo en el cual el bit de control "ágil" está apagado y el bit de control "ASCII" está encendido, el componente esclavo sólo puede interpretar cuadros de mensaje ASCII enviados a él por el componente maestro y no puede interpretar cuadros de mensaje RTU. Como se expuso anteriormente, el modo ASCII fijo es ventajoso mientras se desempeña solución de problemas en el componente esclavo. Si el componente esclavo está en el modo RTU ágil en el cual el bit de control "ágil está encendido y el bit de control "ASCII" está apagado, el componente esclavo puede interpretar cuadros de mensaje RTU enviados a él por el componente maestro pero cambiará al modo ASCII ágil (encendiendo el bit de control "ASCII") si el primer carácter entrante de una pregunta maestra es el carácter de apuntador ASCII. Debido al desempeño aumentado permitido por el modo RTU durante la operación normal del componente esclavo, el modo RTU ágil es el modo por omisión en una forma de realización. El componente esclavo, una vez en el modo ASCII ágil en el cual el bit de control "ágil" está encendido y el bit de control "ASCII" está encendido, sólo permanecerá en dicho modo hasta que el cuadro de respuesta se complete. Ante el cumplimiento del cuadro de respuesta, el componente esclavo regresará al modo por omisión, el modo RTU ágil en el cual el bit de control "ágil" está encendido y el bit de control "ASCII" está apagado, a menos que la orden recién recibida ha puesto al componente esclavo en un modo "fijo" mencionado anteriormente.

El modo ágil puede usarse en varios sistemas empleando el protocolo de red Modbus, incluyendo por ejemplo sistemas de manejo de energía. La figura 1 ilustra un panel de distribución eléctrica 10 de un sistema de manejo de energía empleando el modo ágil . Los componentes básicos del sistema incluyen disyuntores de circuito operables remotamente 12, un par de barras colectoras de control "esclavo" 14, un módulo de energía 16, y un módulo de control "maestro" 18. Estos componentes se insertan dentro de un tablero de control 20 para facilidad de instalación y operación. Los disyuntores de circuito 12 desempeñan ambas funciones de protección de sobre-corriente y interrupción remota en sistemas de voltaje de corriente alterna. Pueden tener una construcción de 1 , 2, o 3 postes. Los disyuntores de circuito de 2 o 3 postes son de disparo común; por ejemplo, una condición de sobre-corriente en cualquier poste dado del disyuntor de circuito ocasionará que todos los postes del disyuntor de circuito se abran. Las barras colectoras de control 14 proporcionan una interconexión funcional entre los disyuntores de circuito 12 y el módulo de control 18. Específicamente, ellas conducen energía de interrupción de 24 VDC y señales de control desde el módulo de control 18 para interrumpir disyuntores de circuito individuales 12, y reportar el estado de disyuntor de circuito de regreso al módulo de control 18. Usando tecnología de montaje de superficie, las barras colectoras 14 preferentemente incluyen algunos circuitos de interrupción inteligentes. Estas barras colectoras "inteligentes" 14 residen en los canales de montaje interiores del tablero de control sin sujetadores. Cada barra colectora 14 proporciona conectores de inserción seguros para montar una pluralidad de disyuntores de circuito 12 y ya se el módulo de energía 16 o el módulo de control 18. El módulo de energía 16 se monta en una de las barras colectoras 14, mientras que el módulo de control 18 se monta a otra de las barras colectoras 14 generalmente opuesta a la del módulo de energía 16. Un haz de cables 22 se extiende entre el módulo de energía 16 y el módulo de control 18 para permitir a estos componentes comunicarse entre sí y proporcionar energía de 24 VDC desde el módulo de energía. El módulo de energía 16 contiene un suministro de energía que surte energía de 24 VDC para los disyuntores de circuito remotos para uso en derivar energía de interrupción regulada, así como energía de 5 VDC y otro DC al módulo de control 18 por vía de uno de los cables 22. El módulo de energía 16 se inserta directamente a un conector en una de las barras colectoras 14. El módulo de control basado en microprocesador 18, el cual se inserta a un conector similar en la otra barra colectora 14, proporciona la mayoría de la inteligencia del panel de distribución eléctrica 10. El módulo de control 18 puede procesar señales que se originan externamente desde dispositivos de control, tales como interruptores o sensores, o proporciona control con base en tiempo de acuerdo a horario diario predefinido ajustado en el módulo. Adicionalmente, el módulo de control 18 contiene terminaciones de entrada y comunicaciones para conectarse a dispositivos de control externos. Estas terminaciones pueden aceptar una pluralidad de entradas de contacto seco con las siguientes características: mantenida de 2 cables, momentánea de 2 cables, y momentánea de 3 cables. El módulo de control 18 proporciona comunicaciones de red opcionales, funciones de reloj de tiempo de canales múltiples, control de calendario de 365 días, y operaciones de despliegue local opcionales. Si el módulo de control 18 se proporciona con un despliegue local, tal un despliegue puede mostrar el estado de sistema e información de programa. El módulo de control 18 puede encender y apagar uno o mas de los disyuntores de circuito 18 con base en un evento o eventos programados dentro del módulo de control. Los eventos pueden estar en control automático, tal como tiempo del día, o señalados por un cambio de salida (por ejemplo, mover un interruptor de luz de encendido a apagado) . Las señales de salida son enviadas desde el módulo de control 18 a los disyuntores de circuito 12 por vía de la barra colectora inteligente 14. El arreglo de módulo de energía 16 y de módulo de control 18 reside en un panel 10, y todavía estar acoplado operativamente (por ejemplo, por cables apropiados) a otros paneles similares, remotamente localizados, para proporcionar funciones de 24 VDC y de control a disyuntores montados a una barra colectora "inteligente" similar en el panel localizado remotamente . Durante la operación normal del sistema de manejo de energía 10, es deseable para las barras colectoras de control "esclavo" 14 (en el mismo panel 10, o en otros paneles) que sea capaz de recibir tanto cuadros de mensaje ASCII como RTU desde el módulo de control "maestro" 18. Por lo tanto, durante la operación normal, un microprocesador dentro de la barra colectora de control 14 ajusta el bit de control "ágil" a encendido y el bit de control "ASCII" a apagado para colocar la barra colectora de control 14 en el modo RTU ágil. En el modo RTU ágil, la barra colectora de control 14 puede interpretar cuadros de mensaje RTU enviados a ella por el módulo de control 18. Si el primer carácter entrante de una pregunta maestra desde el módulo de control 18 es el carácter de apuntador ASCII, dos puntos (:), entonces el bit de control "ASCII" se enciende para cambiar la barra colectora de control 14 a modo ASCII ágil y el mensaje se interpreta como un mensaje de pregunta ASCII. Cuando el componen-te esclavo ha completado el cuadro de respuesta ASCII, entonces el bit de control "ASCII" se apaga para cambiar la barra colectora de control 14 de regreso al modo RTU ágil y el siguiente mensaje se asume que es un mensaje de pregunta RTU. El primer carácter entrante de la siguiente pregunta maestra se prueba entonces para determinar si es el carácter de apuntador ASCII y el modo correcto se ajusta de manera acorde. Debido a que la barra colectora de control de modo ágil 14 opera en una base de transacción por transacción, puede manejar un cuadro de mensaje ASCII entrante en modo ASCII ágil, y dar la vuelta y manejar el siguiente cuadro de mensaje en modo RTU ágil sin requerir cambios en cualquier parámetro de control de red en la barra colectora 14. Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a una o mas formas de realización específicas, los técnicos en la materia reconocerán que muchos cambios pueden hacerse a ella sin salir del espíritu y los alcances de la presente invención. Por ejemplo, la presente invención no se limita a sistemas Modbus que se comunican usando ya sea cuadros de mensaje ASCII o RTU. Mas aún, la presente invención podría aplicarse a sistemas Modbus conteniendo dispositivos maestros y esclavos que se comunican usando dos tipos de cuadro de mensaje otros que ASCII y/o RTU, donde le primer carácter entrante de la pregunta maestra puede usarse para distinguir entre los dos tipos de cuadros de mensaje. Cada una de estas formas de realización y variaciones obvias de las mismas se contemplan como cayendo dentro del espíritu y los alcances de la invención reivindicada, los cuales se definen en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo esclavo Modbus operable en un modo ágil, el dispositivo esclavo siendo capaz de recibir, interpretar, y responde a cuadros de mensaje de un primer tipo y un segundo tipo, el dispositivo esclavo comprendiendo: medios para detectar un cuadro de mensaje de pregunta maestra generado por un dispositivo maestro; y medios, que responden a un primer carácter entrante del cuadro de mensaje de pregunta maestra, para ajustar un bit de control de tipo de mensaje a un primer valor si el primer carácter entrante es un carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, y para ajustar el bit de control de tipo de mensaje a un segundo valor si el primer carácter entrante no es el carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo; medios para interpretar el cuadro de mensaje de pregunta maestra como el cuadro de mensaje de primer tipo si el bit de control de tipo de mensaje tiene el primer valor y como cuadro de mensaje de segundo tipo si el bit de control de tipo de mensaje tiene el segundo valor; medios para desempeñar una orden asociada con el cuadro de mensaje de pregunta maestra si el dispositivo esclavo es direccionado en el cuadro de mensaje de pregunta maestra; y medios para generar un cuadro de mensaje esclavo respondiendo al cuadro de mensaje de pregunta maestra si el dispositivo esclavo se direcciona en el cuadro de mensaje de pregunta maestra y la orden requiere una respuesta, el cuadro de mensaje esclavo siendo del cuadro de mensaje de primer tipo si el bit de control de tipo de mensaje tiene el primer valor, el cuadro de mensaje esclavo siendo del cuadro de mensaje de segundo tipo si el bit de control de tipo de mensaje tiene el segundo valor.
2. El dispositivo esclavo de la reivindicación 1, donde el cuadro de mensaje de primer tipo incluye caracteres ASCII y el cuadro de mensaje de segundo tipo incluye caracteres RTU.
3. El dispositivo esclavo de la reivindicación 1, donde el dispositivo esclavo es una barra colectora de control en un sistema de manejo de energía.
4. El dispositivo esclavo de la reivindicación 1, donde el dispositivo esclavo es también operable en un modo fijo en el cual el dispositivo esclavo puede interpretar y responder con sólo uno de los cuadros de mensaje de primer tipo y de segundo tipo según es determinado por el bit de control de tipo de mensaje, e incluyendo además medios, incluyendo un bit de control de tipo de modo, para seleccionar uno de modo fijo y modo ágil, el bit de control de tipo de modo siendo ajustado a un primer valor para poner al dispositivo esclavo en el modo fijo y siendo ajustado a un segundo valor para poner al dispositivo esclavo en el modo ágil .
5. Un dispositivo esclavo Modbus operable en modo ágil, el dispositivo esclavo comprendiendo: medios para detectar un primer carácter entrante de un cuadro de mensaje de pregunta maestra generado por un dispositivo maestro; y medios para interpretar el mensaje de pregunta maestra como un cuadro de mensaje de primer tipo si el primer carácter entrante es un carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, y para interpretar el mensaje de pregunta maestra como un cuadro de mensaje de segundo tipo si el primer carácter entrante no es un carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo.
6. El dispositivo esclavo de la reivindicación 5, donde el cuadro de mensaje de primer tipo incluye caracteres ASCII y el cuadro de mensaje de segundo tipo incluye caracteres RTU.
7. El dispositivo esclavo de la reivindicación 5, incluyendo además medios para desempeñar una orden asociada con el cuadro de mensaje de pregunta maestra si el dispositivo esclavo es direccionado en el cuadro de mensaje de pregunta maestra .
8. El dispositivo esclavo de la reivindicación 7, incluyendo además medios para generar un cuadro de mensaje esclavo si el dispositivo esclavo se direcciona en el cuadro de mensaje de pregunta maestra y la orden requiere una respuesta, el cuadro de mensaje esclavo siendo del cuadro de mensaje de primer tipo si el primer carácter entrante es el carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, el cuadro de mensaje esclavo siendo del cuadro de mensaje de segundo tipo si el primer carácter entrante no es el carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo.
9. El dispositivo esclavo de la reivindicación 5, donde el dispositivo esclavo es una barra colectora de control en un sistema de manejo de energía.
10. Un método para interpretar automáticamente cuadros de mensaje de primer tipo y de segundo tipo llevados a un dispositivo esclavo Modbus, el método comprendiendo: detectar un primer carácter entrante de un cuadro de mensaje de pregunta maestra generado por un dispositivo maestro; interpretar el cuadro de mensaje de pregunta maestra como un cuadro de mensaje de primer tipo si el primer carácter entrante es un carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo; e interpretar el cuadro de mensaje de pregunta maestra como un cuadro de mensaje de segundo tipo si el primer carácter entrante no es un carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo.
11. El método de la reivindicación 10, donde el cuadro de mensaje de primer tipo incluye caracteres ASCII y el cuadro de mensaje de segundo tipo incluye caracteres RTU.
12. El método de la reivindicación 10, incluyendo además desempeñar una orden asociada con el cuadro de mensaje de pregunta maestra si el dispositivo esclavo es direccionado en el cuadro de menáa e de pregunta maestra.
13. El método de la reivindicación 12, incluyendo además generar un cuadro de mensaje esclavo respondiendo al cuadro de mensaje de pregunta maestra si el dispositivo esclavo se direcciona en el cuadro de mensaje de pregunta maestra y la orden requiere una respuesta, el cuadro de mensaje esclavo siendo del cuadro de mensaje de primer tipo si el primer carácter entrante es el carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, el cuadro de mensaje esclavo siendo del cuadro de mensaje de segundo tipo si el primer carácter entrante no es el carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo.
14. Un método para interpretar automáticamente cuadros de mensaje de primer tipo y de segundo tipo llevados a un dispositivo esclavo Modbus, el método comprendiendo: detectar un primer carácter entrante de un cuadro de mensaje de pregunta maestra generado por un dispositivo maestro; poner un bit de control de tipo de mensaje a un primer valor si el primer carácter entrante es un carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo; poner el bit de control de tipo de mensaje en un segundo valor si el primer carácter éntrate no es el carácter de apuntador para el primer tipo de cuadro de mensaje; interpretar el cuadro de mensaje de pregunta maestra como el cuadro de mensaje de primer tipo si el bit de control de tipo de mensaje tiene el primer valor; e interpretar el cuadro de mensaje de pregunta maestra como el cuadro de mensaje de segundo tipo si el bit de control de tipo de mensaje tiene el segundo valor.
15. El método de la reivindicación 14, donde el cuadro de mensaje de primer tipo incluye caracteres ASCII y el cuadro de mensaje de segundo tipo incluye caracteres binarios RTU.
16. El método de la reivindicación 14, incluyendo además desempeñar una orden asociada con el cuadro de mensaje de pregunta maestra si el dispositivo esclavo es direccionado en el cuadro de mensaje de pregunta maestra.
17. El método de la reivindicación 16, incluyendo además generar un cuadro de mensaje esclavo respondiendo al cuadro de mensaje de pregunta maestra si el dispositivo esclavo se direcciona en el cuadro de mensaje de pregunta maestra y la orden requiere una respuesta, el cuadro de mensaje esclavo siendo del cuadro de mensaje de primer tipo si el bit de control de tipo de mensaje tiene el primer valor, el cuadro de mensaje esclavo siendo del cuadro de mensaje de segundo tipo si el bit de control de tipo de mensaje tiene el segundo valor. I ' / / -17- Resumen Un dispositivo esclavo Modbus es operable en un modo ágil que permite al dispositivo esclavo interpretar automáticamente y responder a cuadros de mensaje de primer tipo y segundo tipo llevados al dispositivo esclavo por un dispositivo maestro. El dispositivo esclavo detecta un primer carácter entrante de un cuadro de mensaje de pregunta maestra generado por el dispositivo maestro. Si el primer carácter es un carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, el dispositivo esclavo interpreta el cuadro de mensaje de pregunta maestra como un cuadro de mensaje de primer tipo. Si el primer carácter entrante no es el carácter de apuntador para el cuadro de mensaje de primer tipo, el dispositivo esclavo interpreta el cuadro de mensaje de pregunta maestra como un cuadro de mensaje de segundo tipo. Si el dispositivo esclavo se direcciona en el cuadro de mensaje de pregunta maestra, el dispositivo esclavo desempeña la orden asociada con el mensaje y, si es requerido por la orden, genera un cuadro de mensaje de respuesta del mismo tipo que el cuadro de mensaje de pregunta maestra.