Benefícios da comunicação digital Modbus em comparação com a transmissão de sinal analógico

Embora as sondas analógicas e a tecnologia de coleta de dados tenham muito a oferecer, elas também apresentam vários riscos. Modbus é um protocolo de comunicação digital que supera muitos desses problemas. Nesta primeira postagem do blog de uma série de três sobre o Modbus, apresentamos este protocolo de fieldbus estabelecido, discutimos seus benefícios e exploramos como ele é implementado nos dispositivos Vaisala.

O que é Modbus?
O Modbus foi desenvolvido pela Modicon em 1979 e é um dos protocolos de fieldbus mais antigos disponíveis. A intenção inicial era criar um protocolo aberto; graças ao sucesso desta estratégia Modbus é agora visto como um protocolo padrão da indústria e suportado pela maioria das marcas de controladores lógicos programáveis (PLC), porque não são necessárias licenças ou hardware proprietário e é gratuito para implementar um sistema de controle. Os produtos Vaisala usam Modbus RTU, que é construído no protocolo RS-232 ou RS-485, ou Modbus TCP/IP, que usa uma rede Ethernet. Uma potencial desvantagem do Modbus, especialmente na comunicação de linha serial (RS-485), é que, se você tiver uma configuração de vários fornecedores que usa instrumentos de diferentes fabricantes na mesma rede, pode haver alguns problemas de compatibilidade entre as diferentes marcas.

O transmissor analógico Vaisala Indigo201

A plataforma Vaisala Indigo é amplamente utilizada em uma ampla variedade de aplicações industriais desafiadoras. O produto consiste em um transmissor de dados analógico acoplado a uma sonda inteligente e intercambiável que mede variáveis como umidade relativa e temperatura, temperatura do ponto de orvalho, concentração de dióxido de carbono ou peróxido de hidrogênio. Todas as medições e cálculos são realizados digitalmente pela sonda compatível com Indigo, que também é capaz de operar como uma unidade autônoma sem transmissor. A sonda passa os dados para o transmissor, que então os envia para um CLP de forma analógica.

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O problema com a transmissão de sinal analógico

Normalmente, uma sonda digital de umidade, neste caso, um Vaisala HMP3, possui dois sensores – um que mede a temperatura, como um sensor PT100, e outro para umidade relativa, por exemplo, um sensor Vaisala HUMICAP®; na realidade, esses sensores estão medindo mudanças na resistência e na capacitância, respectivamente. A sonda converte os sinais analógicos em dados digitais, faz os cálculos necessários para temperatura e umidade relativa e envia os dados digitais precisos para o transmissor analógico Indigo201. O transmissor então converte este sinal de volta ao formato analógico para ser transmitido via cabeamento analógico para o CLP, onde é novamente convertido em dados digitais para processamento e armazenamento.

Como seria de esperar, converter os dados digitais em um formato analógico no transmissor de dados e depois voltar para digital no PLC ou outro sistema de controle introduzirá fontes de erro adicionais. Garantir medições precisas é importante tanto do ponto de vista da qualidade quanto da regulamentação, e uma maneira de minimizar os erros é usar a comunicação digital. É aí que entra o Modbus.

As vantagens do Modbus
As mesmas sondas que podem ser usadas com o Indigo201 também são compatíveis com o protocolo de comunicação digital Modbus RTU. Como o Modbus usa comunicação digital, além da umidade relativa e temperatura, a sonda também pode ser usada para medir muitos outros parâmetros, incluindo temperatura de ponto de orvalho/ponto de geada, umidade absoluta, taxa de mistura, temperatura de bulbo úmido e entalpia, bem como informações como status do dispositivo, número de série e hash de segurança. Permitir que o mestre Modbus verifique o status do hash de segurança permite garantir que o sensor não foi adulterado e que a configuração da sonda não foi alterada. Também é possível conectar várias sondas à mesma rede; com um sistema analógico, isso exigiria uma quantidade substancial de cabeamento adicional e módulos (E/S) a serem instalados no sistema PLC. O Modbus também reduz o risco de erros de dados, minimizando as conversões entre analógico e digital, tornando-o uma ótima opção para transmissão de dados digitais.

O transmissor não é apenas um conversor de protocolo analógico para digital

Embora as sondas compatíveis com Indigo possam ser usadas como instrumentos de medição independentes, a melhor usabilidade geralmente é alcançada em conjunto com um transmissor que oferece uma interface de usuário local, display, diferentes opções de fonte de alimentação e algumas delas com as vantagens da comunicação digital. O transmissor Indigo202 fornece o mesmo Modbus RTU que a sonda e os transmissores da série Indigo500 se comunicam com o protocolo Modbus TCP/IP.

Para saber mais, assista ao webinar Modbus 101 ou ou entre em contato conosco.