Servidor Modbus

El servidor Modbus TCP propio de la estación: su fila en la columna Comunicación, cómo se enciende y se apaga, su puerto y los clientes conectados, el mapa de registros que sirve tags, variables de Logic y estados de alarma, lo que un cliente lee y escribe, un ejemplo completo y lo que no hace.

El Servidor Modbus permite que un PLC, una HMI o un sistema de edificio que solo habla Modbus TCP lea los tags, las variables de Logic y los estados de alarma de la estación, y escriba en los tags y variables que usted permita. Es el segundo camino por el que los datos salen de la estación, junto al servidor OPC UA embebido, y no es un controlador: un controlador lee equipos, mientras que el servidor Modbus es leído por los equipos; espera a que un PLC se conecte y nunca se conecta a nada. Su panel lo dice bajo el título: "Atiende a los PLC, HMI y sistemas de edificio que leen y escriben por Modbus TCP. Recibe conexiones y nunca abre una."

Modbus no lleva nombre de usuario ni contraseña: quien llega al puerto lee todos los registros que sirve el mapa. Por eso el servidor empieza apagado, cada fila de su mapa empieza en solo lectura, y la escritura se permite fila a fila, por alguien que lo decidió. Ver Connector lee la página; Configurar Connector la cambia.

La fila en la columna

La fila Servidor Modbus está bajo la carpeta Servidores del árbol de la columna Comunicación, debajo de la fila del servidor OPC UA, con un icono de servidor donde los controladores muestran un enchufe. Siempre está ahí: una estación tiene exactamente una, y nunca se crea ni se elimina. El cuadro de búsqueda la encuentra por su nombre, y los chips de estado la clasifican por su estado: Apagado mientras está apagado, Con problemas mientras su puerto está ocupado o no pudo escuchar, Correctos en cualquier otro caso. Junto al nombre dice lo que está haciendo el servidor, y un punto lo resume:

El punto es solo del servidor: no entra en el resumen de la carpeta Controladores ni en la barra de estado, que tratan de los equipos que la estación lee. Seleccionar la fila abre el panel del servidor; su cabecera repite el estado junto al mismo punto. Los comandos están en la barra de comandos; la fila no tiene menú propio.

Encenderlo y apagarlo

Estar encendido es un ajuste que la estación conserva, y la escucha sigue al runtime:

La tarjeta Puerto y clientes

La primera tarjeta del panel es Puerto y clientes.

Un puerto al que el servidor no puede pasar se rechaza antes de guardar nada: el motivo aparece bajo el campo, el campo vuelve al puerto vigente y el servidor se queda donde estaba. Se rechazan seis entradas: un número fuera del rango ("El puerto debe estar entre 1 y 65535."); el puerto del servidor web, fijado en Acceso remoto ("El puerto N ya es el del servidor web. Elija otro puerto, o mueva antes el servidor web."); el puerto del acceso de agente fijado en la página Agente, esté el acceso de agente encendido o apagado ("El puerto N ya es el del acceso de agente. Elija otro puerto, o mueva antes el acceso de agente."); el puerto del servidor OPC UA en Configuración, en marcha o detenido ("El puerto N ya es el del servidor OPC UA. Elija otro puerto, o mueva antes el servidor."); el puerto del bróker MQTT en la página Connector, encendido o apagado ("El puerto N ya es el del bróker MQTT. Elija otro puerto, o mueva antes el bróker MQTT."); y un puerto que otra cosa de esta máquina retiene en este momento ("El puerto N está ocupado en esta máquina. Cierre lo que lo retiene, o elija otro puerto."). Los otros cuatro campos de puerto rechazan a su vez el puerto de este servidor. El motivo sigue bajo el campo hasta el siguiente puerto que el campo acepte, o hasta que se vuelva a seleccionar la fila.

Bajo la tarjeta, una nota dice: "Responde a cualquier ID de unidad. Otras máquinas solo llegan a este servidor si el Firewall de Windows deja entrar el puerto TCP 502: permitirlo es decisión suya, y esta estación nunca lo hace por sí sola."

El servidor admite como mucho 16 clientes a la vez: una decimoséptima conexión se cierra en cuanto se abre, y el diario técnico lo anota. Un cliente que desaparece sin cerrar su conexión (un PLC apagado, un cable desconectado) se detecta con el keep-alive de TCP, y su plaza queda libre en un minuto y medio, más o menos.

Firewall de Windows

Bajo la nota, un punto y una frase dicen si la regla entrante propia de la estación deja entrar este puerto, como lo dice la tarjeta Acceso de clientes para el puerto OPC UA, con una acción cuando no lo deja.

El estado se lee al abrirse la tarjeta y de nuevo cuando el puerto cambia, así que un puerto nuevo muestra Sin configurar hasta que usted lo permita. La estación nunca añade la regla por su cuenta.

El mapa de registros

La segunda tarjeta, Mapa de registros, es lo que sirve el servidor: cada fila pone un tag, una variable de Logic o un estado de alarma en un registro, o en una bobina, que un cliente direcciona. Un registro que ninguna fila cubre no existe para un cliente. La tarjeta dice: "Cada fila sirve un tag, una variable de Logic o un estado de alarma en un registro. Una fila sigue siendo de solo lectura hasta que usted permita la escritura, y una fila que sirve una alarma lo es siempre. La escritura de un cliente sigue entonces el mismo camino que cualquier otra y queda en el diario técnico con la dirección del cliente."

La tabla

Las filas se listan por clase (registros de retención, registros de entrada, bobinas, entradas discretas) y después por registro. Sin ninguna: "Todavía no se sirve ningún registro. Añada uno con Nueva fila." Hacer clic en una fila la selecciona y abre sus campos bajo la tabla; qué fila está seleccionada pertenece a la ventana en la que usted está.

Lo que hace crecer la tabla y lo que termina una fila están a la derecha del título de la tarjeta:

Los campos de una fila

Una fila tiene exactamente los campos y las reglas de un tag Modbus: un punto aceptado en un extremo del cable se acepta en el otro. Cada campo se guarda en el momento en que cambia (un número cuando sale del campo o pulsa Intro, una elección cuando elige, una casilla cuando la marca), y un cliente recibe la fila nueva desde su siguiente petición, sin que se le desconecte.

Bajo los campos, tres líneas devuelven la lectura de la fila: dónde está ("Ocupa el registro 0." u "Ocupa los registros 0 a 1."), lo que un cliente puede hacer con ella ("Un cliente puede leer esta fila pero no escribirla." o "Un cliente puede leer y escribir esta fila: cada escritura queda en el diario técnico con su dirección.", o "Un cliente lee este estado de la alarma y nunca lo escribe. Como número, 0 es en reposo, 1 activa y sin reconocer, 2 activa y reconocida, 3 restablecida y sin reconocer." en una fila que sirve una alarma) y lo que un cliente lee ahí ahora ("Valor actual: 21.5"). Cuando un cliente que lee la fila no recibiría ningún valor, sigue el motivo:

Lo que rechaza una fila

Un cambio que las reglas del servidor rechazan no se guarda: el motivo aparece en rojo sobre los campos de la fila, el cambio sigue en la pantalla para que lo corrija, y la fila sigue sirviendo lo que servía hasta que se acepte un cambio. Las demás filas no se ven afectadas.

Mientras un ensayo retiene la estación o el runtime está detenido, un cambio se rechaza como cualquier cambio de la página, con el motivo en el registro de acciones ("La configuración está bloqueada mientras una unidad está en marcha.", "Runtime detenido"), y no se guarda nada.

Lo que un cliente lee y escribe

El servidor responde a cualquier ID de unidad, y responde con el ID de unidad con el que se le preguntó: en TCP una estación se direcciona por su dirección IP. Los números de registro viajan contados desde 0. Una herramienta de PLC que cuenta desde 1, o que escribe la notación clásica, suma ella misma el desplazamiento:

Cualquier otro código de función recibe la excepción 01. Una petición lee como mucho 125 registros o 2000 bobinas o entradas, y escribe como mucho 123 registros o 1968 bobinas.

Una lectura se responde entera o no se responde. Cada valor se lee del estado actual de la estación, nunca se evalúa para el cliente: un tag sirve su valor de ingeniería, el que la estación muestra después de la cadena de conversión, una variable sirve su valor, y una alarma el estado que indica su fila. El valor se convierte al tipo de la fila con la conversión única de la estación: un real se redondea al entero más cercano en una fila entera (las mitades lejos de cero) y se sujeta en los límites del tipo, así que una fila Int16 sirve 32767 por 40000. Una lectura puede pedir parte de una fila de dos registros: recibe los registros que pidió, tal como los guarda el valor codificado. Una fila cuya fuente no tiene un valor bueno nunca recibe un último valor guardado por el servidor: un registro no lleva calidad, y un PLC que leyera un número viejo actuaría sobre un valor que la estación sabe que no es actual. El cliente recibe en su lugar la excepción 04, y su propio tratamiento de fallos de comunicación decide; el precio es que una fila sin valor hace fallar una lectura en bloque que la abarque, y la columna Valor actual del mapa señala cuál. Un tag que presenta un valor sustituto propio (el último valor bueno mantenido, o un número declarado, fijado en su etapa Lectura no válida) conserva un valor bueno, y el sustituto se sirve como cualquier valor.

La escritura de un cliente cruza el mismo punto único de escritura que cualquier otra (véase Logic): un tag por la cola de entrega de su dispositivo, con su valor de ingeniería revertido por la conversión del tag, y una variable de memoria por la cola de Logic. Los bloqueos de fuente se aplican: una fuente que retiene una receta o un enclavamiento de Process en marcha se rechaza. El punto único de escritura anota en el diario técnico cada valor como antiguo a nuevo bajo la fuente Modbus client 192.168.0.20:51234, y la respuesta espera el acuse de cada valor, que para un tag es la respuesta del propio equipo.

• Una escritura cubre filas enteras: escribir un solo registro de una fila Float se rechaza, así que un Float se escribe con la función 16 y una cantidad de 2.
• Cada fila que alcanza la escritura se comprueba contra el mapa antes de que salga ningún valor: un registro que no está en ninguna fila, o una fila de solo lectura, rechaza la petición entera, y no se escribe nada.
• Los valores van entonces a sus fuentes en el orden de los registros. Un rechazo que el punto único de escritura da a uno de ellos es lo que recibe el cliente como respuesta, aunque las demás filas de la misma petición también se entregaron.

Un ejemplo completo

Un PLC lee de la estación la temperatura de un horno y el interruptor de su puerta, y escribe la consigna del horno, una variable de memoria Variables.Oven.Setpoint. En el panel:

1. Seleccione la fila Servidor Modbus y pulse Nueva fila. Ponga Clase de registro en Registro de entrada (3xxxx) (el registro sigue en 0) y Fuente en "Tag del Connector · Simulated · Oven · Temperature". La fila dice "Ocupa los registros 0 a 1.", Dirección en el manual muestra de 30001 a 30002, y la columna Valor actual muestra la temperatura.
2. Pulse de nuevo Nueva fila, ponga Clase de registro en Entrada discreta (1xxxx) (el tipo pasa a Boolean y el registro sigue en 0) y elija el interruptor de la puerta, "Tag del Connector · Simulated · Oven · DoorOpen".
3. Pulse Nueva fila una tercera vez. Cae en el registro de retención 0, Float. Elija primero "Variable de Logic · Oven / Setpoint" y luego ponga Acceso en Lectura y escritura: la fila dice "Un cliente puede leer y escribir esta fila: cada escritura queda en el diario técnico con su dirección."
4. Pulse Habilitar en la barra de comandos: la fila dice "Escuchando en el puerto 502". Para un PLC de otra máquina, pulse después Permitir la red local en la tarjeta Puerto y clientes.

Lo que pide el PLC, con las dos casillas de orden marcadas (un Float viaja en big-endian, palabra más significativa primero, ABCD):

Lo mismo con un agente, con las cuatro herramientas de las áreas del Connector:

modbus_map_upsert(source: "Connector.Simulated.Oven.Temperature", registerClass: "InputRegister", register: 0, type: "Float")
modbus_map_upsert(source: "Connector.Simulated.Oven.DoorOpen", registerClass: "DiscreteInput", register: 0)
modbus_map_upsert(source: "Variables.Oven.Setpoint", registerClass: "HoldingRegister", register: 0, type: "Float", access: "ReadAndWrite")
modbus_server_configure(enabled: true)

Una fila que crea un agente es de solo lectura salvo que access diga otra cosa, y una bobina o una entrada discreta es Boolean cuando no se da ningún tipo. modbus_server_status devuelve el servidor entero: su estado, sus clientes y cada fila con lo que un cliente lee ahí ahora. Las herramientas se describen en Las herramientas, área por área.

Permisos y bloqueos

Mientras un ensayo retiene la estación o el runtime está detenido, los verbos siguen dibujados y en gris con el motivo, y todo cambio se rechaza, como en toda la página Connector. La lectura del panel, y la de los clientes que leen el servidor, siguen. Un agente cambia el servidor solo por el área de configuración del Connector del acceso de agente, y cada cambio que hace queda anotado como del agente.

El diario técnico

El servidor escribe en la Consola de Eventos bajo el área Server, componente Modbus server: cuándo empieza y deja de escuchar, un puerto que no pudo abrir, una conexión que cerró porque ya atendía a 16 clientes, y cada petición que rechazó, con su código de excepción. Un rechazo que se repite, como el de un PLC que en cada ciclo consulta un registro que no está en el mapa, se escribe la primera vez, se resume cada pocos minutos mientras dura y se cierra con una línea cuando el cliente vuelve a ser atendido. Las conexiones y desconexiones son detalle, guardado para la captura detallada. Cada cambio de los ajustes del servidor o de su mapa también se anota, venga de la página o de un agente. Lo que hizo la escritura de un cliente es la línea del propio punto único de escritura, bajo la fuente Modbus client <address>:<port>.

Lo que el servidor no hace

• Solo sirve Modbus TCP, con la cabecera MBAP. No hay servidor Modbus RTU ni ASCII en una línea serie, ni tramas RTU sobre TCP.
• Nunca abre el Firewall de Windows por su cuenta (solo lo hace Permitir la red local, cuando usted lo pulsa), y no puede escuchar en una sola tarjeta de red: escucha en todas las direcciones del ordenador, en un puerto.
• Responde a cualquier ID de unidad con el mismo mapa único: no puede alojar varias unidades con mapas distintos.
• No tiene usuario, ni contraseña, ni cifrado, porque Modbus no los tiene: quien llega al puerto lee todas las filas y escribe en todas las que permiten escribir. Deje las filas en solo lectura salvo que un cliente tenga que escribirlas, y mantenga el puerto cerrado a las redes que no tienen nada que ver con él.
• Nunca se conecta a nada. Para leer un equipo Modbus, añádalo bajo el controlador Modbus TCP o Modbus RTU.
• No guarda registros propios: un registro que ninguna fila cubre no existe, y todo lo que escribe un cliente acaba en un tag o en una variable.
• Nunca guarda un valor propio para servirlo en lugar de uno que falta, y no ejecuta ninguno de los demás códigos de función (Read/Write Multiple Registers, Mask Write Register, identificación del dispositivo): reciben la excepción 01.
• El mapa no tiene importación ni exportación propias: viaja con la configuración de la estación en las copias de seguridad.