Configuración ATV312 para Red MODBUS:

   El ATV312 es un variador de frecuencia para motores asincrónicos muy popular y de amplia utilización en la industria debido a su simplicidad en la configuración.

Figura 1: ATV312.

   En mi trabajo surgió la necesidad de implementar un tipo de red para controlar este tipo de variadores de frecuencia en un centro de envasado. Como son gran cantidad, si se usara un control tradicional mediante salidas digitales, entradas y salidas analógicas se deberían agregar módulos de expansión a la pantalla PLC encareciendo la aplicación. Se optó entonces implementar una red, en este caso MODBUS RTU.

MODBUS:
   Modbus es un protocolo de comunicaciones situado en el nivel 7 del Modelo OSI, basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor, diseñado en 1979 por Modicon para su gama de controladores lógicos programables (PLCs). Convertido en un protocolo de comunicaciones estándar en la industria, es el que goza de mayor disponibilidad para la conexión de dispositivos electrónicos industriales.

MODBUS SOBRE CONEXIÓN RS-485:

   El protocolo MODBUS es un protocolo que usa líneas seriales, por lo que comúnmente se implementa sobre redes de comunicación RS-485, pero también sobre redes que usan la comunicación serial RS-232, incluso se puede implementar vía TCP/IP sobre una red Ethernet.

Figura 2: Conector Comunicación ATV312.

Modos de Transmisión de MODBUS:

 Los modos de transmisión definen como se envían los paquetes de datos entre maestros y esclavos, el protocolo MODBUS define dos principales modos de transmisión:

• MODBUS RTU(Remote Terminal Unit). La comunicación entre dispositivos se realiza por medio de datos binarios. Esta es la opción más usada del protocolo y es la que se implemento en el proyecto.
• MODBUS ASCII (American Standard Code for Information Interchange). La comunicación entre dispositivos se hace por medio de caracteres ASCII.

 

Figura 3: Pinout ATV312

Comunicación Maestro-Esclavo en MODBUS

   MODBUS siempre funciona con un maestro y uno o más esclavos, siendo el maestro quién controla en todo momento el inicio de la comunicación con los esclavos, que según la especificación pueden ser hasta 247 en una misma red. El esclavo por otro lado se limita a retornar los datos solicitados por el maestro, así de simple es la comunicación usando el MODBUS, el maestro envía los mensajes y el respectivo esclavo los responde.

Cada esclavo debe tener una única dirección, así el maestro sabe con quién se debe comunicar.

• Cada esclavo tiene su propia dirección, que puede ir desde 1 hasta 247.
• El maestro siempre inicia la comunicación enviando un paquete de información bien estructurado a todos los esclavos, entre otras muchas cosas en la información se incluye el número del esclavo.

• El esclavo elegido responde, enviando lo que se le pide por medio también de un paquete de información bien estructurado. 

 

Figura 4: Atv312, Motor asicrónico y Lt3301.

 EL EXPERIMENTO:

   El primer paso para el desarrollo de la aplicación, fue conectar una pantalla PLC (LT3301 de Proface) a un ATV312 por Modbus que comanda un motor asincrónico trifásico. Los resultados fueron los esperados, se tiene total control del motor. Marcha, parada, inversión de giro, frecuencia, además se conoce el estado del variador (en falla o no y el código de esta) incluso si ha llegado o no a la referencia.

Figura 5: LT3301 corriendo la aplicación.

CONFIGURACIÓN DEL VARIADOR:

   Los parámetros para configurar el ATV312 se listan en la figura 6 y 7 con la ruta para acceder a ellos completa. 
Su significado:

SLL: Configura el tipo de detención del motor cunado se detecta un fallo en la red.
Add: Dirección Modbus del esclavo, en este caso 1.

tbr: Baud Rate Modbus, 19200.

tfo: Formato de la comunicación, 8E1(8 bits de datos, paridad par y un bit de stop).

tto: Modbus Time out, 1s.

Fr1: Referencia Canal 1, Mdb.

CHCF: Configuración del Canal, SIM: Comando y referencia vienen del mismo canal.

CD1: Canal de Comando, Mdb.

Figura 6: Configuración 1 ATV312.

CONEXIONADO:

   Para la conexión entre el variador y la pantalla plc se utilizó un cable de red con un conector RJ45 en un extremo y un DB9 en el otro, en el mismo cable se colocó una resistencia de 120 Ohms entre las señales D1 y D0 en el extremo del conector RJ45. Para ello simplemente se descubrió la vaina del cable se soldó la resistencia y luego se cubrió con termocontraible. El manual del ATV312 recomienda, como terminador de la red, colocar en serie con la resistencia un pequeño condensador cerámico de 1nF, yo no incluí este último y no tuve problemas aunque debería tenerselo en cuenta en logitudes de cable mayores. 

Figura 7: Configuración 2 ATV312.

   El conexionado de la red completa puede verse en la figura 8 . En ella se expandió la red a cuatro variadores (proyecto final) pero puede simplificarse a uno solo como se hizo en el experimento inicial. 
   Schneider (el fabricante del ATV312) vende derivadores en T Modbus y terminadores. Pero también se los puede hacer de forma "casera", con borneras (derivador) y un capacitor con una resistencia en serie (terminador), logrando el mismo propósito.

Figura 8: Conexionado de la futura red.