Que tipo de divisor Modbus você precisa?

Modbus splitters estão disponíveis em três formas, cada uma concebida para responder a diferentes casos de uso. Vamos analisar as três opções para o ajudar a escolher a mais adequada. Em alguns casos, um splitter físico Modbus RS485 é tudo o que precisa, enquanto noutros cenários, uma solução de software faz mais sentido.

Os três tipos seguintes de splitters de dados Modbus estão normalmente disponíveis.

• Um splitter passivo é um dispositivo físico que ramifica um cabo RS485 para que vários dispositivos possam utilizar o sinal nas proximidades.
• Um splitter ativo é um dispositivo alimentado que isola e regenera o sinal Modbus para utilização, a fim de minimizar o ruído elétrico em redes maiores.
• Um splitter de software permite que várias aplicações partilhem uma porta Modbus em simultâneo. Não suporta dois mestres Modbus físicos a partilharem o mesmo barramento RS485.

Divisores Modbus físicos

Divisores físicos Modbus podem ser passivos ou ativos. Cada tipo serve a um propósito diferente.

Divisores passivos, como hubs ou adaptadores em Y

Um divisor passivo é um dispositivo sem alimentação que divide um único enlace RS485 em várias linhas e é normalmente utilizado em pequenas implementações em que os dispositivos de destino estão próximos uns dos outros. Não adiciona componentes ativos e não aumenta o orçamento efetivo de cabo. A rede combinada continua sujeita aos limites da norma RS485 de ~1200 m e 32 dispositivos. Estas características tornam um divisor passivo uma boa escolha para instalações compactas, como armários de discos rígidos. Não é adequado para ramais longos ou quando se misturam dispositivos de vários fabricantes com diferentes fatores de terminação.

Um divisor passivo não funcionará se precisar de injeção de alimentação. Eles apenas distribuem o sinal, não o amplificam. Hubs passivos simples baseados em RJ45 podem ser obtidos por cerca de $50. Um divisor Modbus passivo mais elaborado, como o bloco divisor Schneider Electric LU9GC3, custa cerca de $400 e pode ligar até 8 dispositivos a um único PLC.

Ao comprar um divisor passivo, deve verificar vários fatores.

• O número de portas/ramificações de que precisa, pois normalmente suportam de 3 a 10.
• O tipo de conector utilizado, que pode ser um terminal de parafuso, RJ45 ou um bloco de terminais para calha DIN para integrar com a sua cablagem existente.
• Se precisa de adicionar resistores de terminação no fim de cada ramificação ou se já estão incorporados no dispositivo.

Splitters ativos como repetidores RS485 ou isoladores

Um divisor ativo é um dispositivo alimentado que regenera o sinal e adiciona isolamento. Normalmente são usados para longos trechos de cabo e em redes grandes e ruidosas. Divisores ativos não apenas distribuem o sinal Modbus. Eles regeneram o sinal para que cada ramificação se torne um segmento RD485 separado, com terminação e limites de quantidade de dispositivos. Esses recursos permitem usar cabos mais longos para mais dispositivos do que um divisor passivo.

O isolamento de sinal disponível em divisores Modbus ativos ajuda a proteger um dispositivo mestre contra danos por laço de terra devido a uma falha de aterramento elétrico em um dispositivo escravo. Um divisor ativo usa sua própria fonte de alimentação e geralmente é empregado quando um divisor passivo não consegue lidar com a quantidade de dispositivos ou com a distância necessária. Um repetidor/conversor típico capaz de isolamento, como o RPT-485_422-4, estende o barramento em até 1,2 km com isolamento de 2,5kV e custa em torno de US$ 120. O custo aumenta se você precisar de conversão de protocolo adicional ou de maior tensão de isolamento.

Verifique os seguintes fatores ao comprar um divisor Modbus RS485 ativo.

• A maioria dos divisores ativos exige uma fonte de alimentação externa de 9–30VDC.
• A tensão de isolamento comum é 2,5kV, mas você pode optar por 3–4,5kV para ambientes elétricos mais severos.
• Se o dispositivo detecta automaticamente o formato de dados e a taxa de baud ou se precisa ser configurado para integrar-se aos seus outros dispositivos.

Software Modbus Divisor

O Windows restringe o acesso às portas seriais a uma aplicação de cada vez. Um splitter de software contorna esta limitação, permitindo que vários programas leiam dados Modbus da mesma porta em simultâneo. A seguir, analisamos mais de perto o Virtual Serial Port Driver PRO, um splitter Modbus por software rico em funcionalidades.

Divisão de Porta COM Virtual

A solução dedicada – RS485 Splitter – permitirá que você crie portas RS485 virtuais e divida os dados Modbus de tal forma que todas as portas recebam os mesmos dados simultaneamente. Isso significa que você poderá duplicar os dados que chegam na COM1 para, digamos, a COM2 virtual, COM3, COM4 e assim por diante. Conectados a cópias virtuais da COM1, vários aplicativos, de fato, obterão acesso compartilhado à porta serial real.

O Virtual Serial Port Driver PRO permite dividir e unir portas seriais usadas por dispositivos RS485, RS232 e RS422, redirecionar os dados de uma porta para outra e criar pacotes de portas complexos.

Com este software divisor de dados Modbus, pode ter tantas interfaces COM virtuais quantas precisar. O que é especialmente importante é que todas elas irão emular completamente os parâmetros e a configuração das portas de hardware originais.

Nota: O VSPD PRO também pode unir várias portas em uma só, criar pacotes de portas muitos-para-muitos ou alternar automaticamente entre portas reais — veja nosso guia do Software Modbus para mais.

Guia passo a passo

Para dividir uma porta RS485 física em várias portas virtuais, siga estes passos simples:

1. Download Virtual Serial Port Driver PRO e instale-o na sua máquina.

2. Inicie o aplicativo. Abra a aba “Dividir” e selecione “Dividir porta real”.

Árvore de pacotes

3. Selecione a porta real que precisa ser duplicada e adicione portas virtuais (que comunicarão com a porta real dividida) clicando no botão “Mais”. Você pode criar e adicionar quantas portas virtuais precisar.

4. Escolha uma porta virtual para definir como principal no pacote e clique em “Definir como principal”.

5. Por fim, clique no botão “Create” e o seu pacote de porta COM aparecerá automaticamente na árvore Bundle.

É isso! Agora, os dados Modbus que chegam à porta serial real serão enviados para todas as portas virtuais e aplicações conectadas a elas.

Além disso, como alternativa à divisão de dados seriais, a solução pode ajudar você a compartilhar uma porta real entre várias aplicações e definir os direitos de acesso (“Leitura”, “Escrita” e “Controle”) para cada uma delas.

Como selecionar o divisor Modbus certo para o seu caso de uso

Use este guia simples para determinar o tipo de divisor Modbus de que você precisa.

• Escolha um divisor de software se você tiver vários aplicativos em um único PC que precisem de acesso à mesma porta Modbus.
• Selecione um divisor passivo quando você quiser que o sinal Modbus chegue a dispositivos próximos por meio de ramificações curtas.
• Use um divisor ativo para suportar mais dispositivos, longos trechos de cabo e para fornecer isolamento elétrico para redução de ruído.

Casos de Uso Comuns do Divisor Modbus

Correspondemos aos seguintes casos de uso comuns com o tipo certo de divisor Modbus.

• Dois sistemas SCADA a monitorizar um único PLC requerem um divisor de software.
• Um PLC, SCADA e um historiador que precisam de acesso à mesma porta requerem um divisor de software.
• Para partilhar o sinal Modbus com vários dispositivos no mesmo quadro, utilize um divisor passivo.
• Suportar linhas de produção extensas com dispositivos amplamente distribuídos requer um divisor Modbus ativo.

Software vs. Hardware

Esta tabela resume as diferenças entre os três tipos de Splitters Modbus.

  Divisor passivo  Divisor ativo (RS485)  Divisor por software (VSPD) 
Caso de uso  Ramificar um único cabo para vários dispositivos  Estender ou isolar um sinal através de um barramento grande e vários dispositivos  Permitir que várias aplicações em execução num PC leiam a mesma porta COM 
Alimentação  Não  Sim N/D (software)
Custo típico  ~$20–$100  ~$100–$400+  Baseado em licença, a partir de $199.95 
Onde o divisor se encontra  Na cablagem RS485  Na cablagem RS485  Na máquina Windows 
Limitações  Não resolve a contenção da porta por software  Não resolve a contenção da porta por software  Não consegue resolver conflitos físicos no barramento/no master 

Conclusão

Os três tipos de divisores Modbus foram concebidos para abordar três casos de utilização. Utilizar o tipo errado de divisor não produzirá resultados aceitáveis. Quando precisa de alcançar dispositivos próximos através de um ramal curto, um divisor passivo é a escolha certa. Se precisar de isolamento ou estiver a suportar um barramento longo e ruidoso, escolha um divisor físico ativo.

Quando a cablagem não é o problema, mas precisa de ter várias aplicações Windows a abrir a mesma porta COM ao mesmo tempo, precisa de um divisor de software. Virtual Serial Port Driver PRO é uma solução simples que resolve o problema com alguns cliques. Permite-lhe replicar com precisão os dados de uma porta física para tantas portas virtuais quantas as suas aplicações necessitem.

FAQ

Sim, se você quiser dividir os dados para oferecer suporte a vários aplicativos no mesmo computador que precisam acessar a porta COM da máquina. Um driver de porta virtual, como o VSPD PRO, não afeta a fiação física; ele simplesmente duplica os dados de entrada em várias portas virtuais.

Não, eles são essencialmente a mesma coisa, já que o Modbus RTU é o protocolo que opera sobre uma camada física RS485. Os termos “splitter Modbus RTU” e “splitter Modbus RS485” são frequentemente usados de forma intercambiável, pois ambos dividem uma linha serial RS485.

Eles podem, mas exigem hardware dedicado projetado para arbitragem multi-master. Você ainda pode enfrentar timeouts com esse tipo de configuração. Um divisor passivo não é suficiente para gerenciar a contenção do barramento entre dois masters.