Protocolo Modbus

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Profa. Ma. Rebeca Catunda Pereira
Fortaleza, 19 de fevereiro de 2021
Protocolo Modbus
DISCIPLINA DE REDES INDUSTRIAIS DE 
COMUNICAÇÕES
➢ Introdução
O que é um Protocolo de Comunicação?
Ex: Suponha que o Embaixador do Brasil queira marcar uma reunião com o
presidente dos Estados Unidos.
Ele pode simplesmente ligar e marcar o dia e horário pretendido?
Não. Ele tem que seguir um protocolo.
✓ Ligar para a secretária do presidente => Ver se ele tem disponibilidade =>
identificar o melhor dia e horário => Qual a margem de atrasos.
Se houver violação de alguma regra a comunicação será dificultada.
➢ Introdução
Protocolo é o nome dado a um conjunto de regras que os computadores
devem seguir para que a comunicação entre eles permaneça estável e
funcional.
É uma convenção que controla e possibilita uma conexão, comunicação,
transferência de dados entre dois sistemas computacionais. De maneira
simples, um protocolo pode ser definido como "as regras que governam" a
sintaxe, semântica e sincronização da comunicação. Os protocolos podem ser
implementados pelo hardware, software ou por uma combinação dos dois.
Resumindo, computadores diferentes, numa mesma rede, só se entendem se
falarem a mesma língua (o protocolo).
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hardware
https://pt.wikipedia.org/wiki/Software
➢ Introdução
Protocolos de comunicação são regras físicas e lógicas previamente
determinadas afim de estabelecer a comunicação de dois ou mais
equipamentos.
✓ Os protocolos divide-se em:
• Protocolos físicos
• Protocolos lógicos
➢ Introdução
▪ Protocolos físicos como conectores, pinagem, tipo de condutores. Ex: RS
232, RS422, ethernet.
▪ Protocolos lógicos como quantidade de bits, formato de dados. Ex:
Modbus.
➢ Protocolo Modbus
O protocolo Modbus pode ser definido como uma forma de estabelecer uma
comunicação mestre-escravo (cliente/servidor) entre dispositivos inteligentes
utilizando diferentes tipos de redes físicas.
É um protocolo aberto, foi desenvolvido pela Modicon e reconhecido no
mercado desde 1979. É um protocolo de mensagens da camada de aplicação,
no sétimo nível do modelo OSI.
É um protocolo de requisição-resposta e possui funções pré-definidas para
disponibilizar as informações.
O Modbus é amplamente utilizado em todo o mundo, principalmente na área
de automação industrial, muito pela sua simplicidade e facilidade de
implementação.
➢ Protocolo Modbus
O protocolo pode ser usado em diversos padrões de meio físico, como:
• Transmissão serial assíncrona por vários meios (cabo: EIA/TIA-232-E que é
um meio físico ponto-a-ponto, EIA-422, EIA/TIA-485-A multidrop que pode
conectar vários escravos; fibra ótica, rádio, etc.);
• TCP/IP por Ethernet;
• MODBUS PLUS, que é uma rede de alta velocidade (Schneider Electric).
➢ Protocolo Modbus
O Modbus é um protocolo de comunicação serial que foi desenvolvido para
uso em controladores lógicos programáveis ​​(PLCs). Em termos simples, é um
método usado para transmitir informações entre dispositivos inteligentes.
O dispositivo que solicita a informação é chamado de Modbus Master e os
dispositivos que fornecem informações são Modbus Slaves.
É um protocolo de requisição/resposta e oferece serviços especificados por
funções. Os códigos de funções MODBUS são elementos da Protocol Data
Unit (PDU).
1. O protocolo de comunicação MODBUS, muito utilizado em automação:
•A apresenta como grande desvantagem a total incompatibilidade de usá -
lo junto de PLCs (Programmable Logic Controller)
•B é o único protocolo possível de ser usado para comunicação em redes
sem fio.
•C é o protocolo que apresenta a comunicação menos segura do mercado,
sendo muito pouco utilizado em plantas industriais.
•D usa, para realizar a comunicação, o conceito mestre-escravo para
transmitir mensagens entre dispositivos e supervisório.
•E permite apenas o tráfego de dados em redes RS 485.
➢ Protocolo Modbus
O dispositivo mestre que inicia a transação com requisições e os dispositivos
escravos que respondem com os dados requisitados ou executando uma ação
por ele comandada. Os escravos não podem se comunicar entre si, eles só
respondem o que o mestre pergunta. A capacidade de um mestre é de até
247 escravos na rede.
Pilha de comunicação MODBUS
Ele é um protocolo de certa forma até simples, uma vez que só utiliza 3 
camadas do modelo OSI. (Camadas 1, 2 e 7 ). 
Pilha de comunicação MODBUS utilizando transmissão serial assíncrona
No caso de implementação utilizando transmissão serial assíncrona, a 
pilha de comunicação MODBUS utiliza somente alguns protocolos nas 
camadas mais baixas.
Comparação entre as camadas do modelo OSI e do protocolo MODBUS
Exemplo de arquitetura de rede MODBUS
2. Em relação ao MODBUS e os padrões de conexão/comunicação entre 
dispositivos, é CORRETO afirmar que:
•A MODBUS é um protocolo de aplicação que só pode ser usado em
barramentos seriais como o RS-232 e o RS-485.
•B MODBUS define uma série de camadas, incluindo a camada física, com
protocolos próprios de transmissão/recepção de dados.
•C MODBUS não roda em redes que utilizam protocolo TCP/IP.
•D MODBUS é um protocolo que funciona apenas no modo ponto a ponto.
•E MODBUS é um protocolo de aplicação, que pode ser usado em
diferentes meios físicos e de enlace de comunicação entre dispositivos.
➢ Descrição do Protocolo
• O protocolo MODBUS define uma unidade simples de dados (PDU –
Protocol Data Unit) que é independente das camadas de baixo. Exemplo de
código de função: ler uma entrada digital ou escrever uma saída analógica.
• O endereçamento em cada tipo de rede pode introduzir alguns campos
adicionais no que chama-se de unidade de dados de aplicação (ADU –
Application Data Unit). Além do endereço do dispositivo, possui um campo
para verificação de erros de transmissão.
Ciclo de Mensagens no Protocolo Modbus
A estação mestre inicia a comunicação solicitando que os escravos enviem
seus dados. Os escravos, por sua vez, recebem a requisição do mestre e
retornam os dados solicitados. Os dados transmitidos podem ser discretos
ou numéricos, ou seja, é possível enviar valores numéricos como
temperatura e pressão ou enviar um bit para ligar e desligar um motor.
➢ Descrição do Protocolo
Modelo requisição-resposta (sem erros)
➢ Descrição do Protocolo
Modelo requisição-resposta (com erros)
3. Com relação a uma rede cujo protocolo é o Modbus-RTU, quais campos 
de informação estão contidos numa mensagem de requisição?
•A Endereço do slave, endereço do mestre, código de função, data, crc
•B Endereço da rede, endereço do mestre, endereço do escravo, data, crc
•C Endereço de destino, código de função, data, crc
•D Endereço do slave, endereço do mestre, data, crc
•E Endereço da rede, endereço do escravo, data, crc
➢ Regras de Endereçamento
• O MODBUS utiliza 256 endereços diferentes:
✓O endereço 0 é reservado para broadcast e todos os escravos tem que
reconhecer o endereço de broadcast.
✓ O mestre da rede com protocolo MODBUS não tem endereço específico.
✓ Cada escravo tem um endereço único de rede.
0 1 a 247 248 a 255
Endereço de broadcast
Endereços individuais para 
escravos
Reservados
➢ Modbus Serial
• O mestre abre somente uma transação MODBUS por vez, de uma das
seguintes formas:
➢ Unicast: o mestre endereça a mensagem para um único escravo. Depois
que o escravo processa a mensagem, ele envia a resposta para o mestre.
➢ Broadcast: o mestre envia a mensagem para todos os escravos. Nesse
caso, não há resposta. As mensagens broadcast são implementadas
apenas para comandos de escritas. Todos os escravos tem que aceitar os
comandos enviados por broadcast. O endereço 0 é reservado para
identificar uma comunicação broadcast.
Unicast
Broadcast
Ex: O mestre mandando zerar todos os contadores de todos os escravos.
➢ Modbus Serial
• O protocolo MODBUS sobre meio serial obedece o princípio da
comunicação MESTRE/ESCRAVO (MASTER/SLAVE).
• Somente um mestre (de cada vez) é conectado à rede e um ou vários
nós escravos (máximo de 247) são conectadosna mesma rede.
• A comunicação MODBUS sempre é iniciada pelo mestre. Nenhum nó
escravo transmite dados sem receber uma solicitação do mestre.
• Os nós escravos não se comunicam entre si.
➢ Modos de Transmissão Serial
O modo de transmissão define o conteúdo dos bits transmitidos de forma
serial na rede. Definem como a informação será agrupada nos campos das
mensagens e como serão decodificadas.
O modo de transmissão tem que ser o mesmo para todos os dispositivos na
rede com protocolo MODBUS. Caso contrário, não haverá comunicação.
Há dois modos distintos de transmissão serial:
➢ RTU (Remote Terminal Unit)
➢ ASCII (American Standard Code for Information Interchange)
➢ Modos de Transmissão Serial
Todos os dispositivos que usam o protocolo MODBUS devem implementar o
modo RTU.
O modo ASCII é opcional, apesar de ser exigido para algumas funções
específicas.
Ao configurar um dispositivo na rede, deve ser definido o modo de
transmissão. Por padrão (default) é definido o modo RTU.
O modo RTU é mais eficiente que o modo ASCII.
➢ MODBUS no Modo RTU
• Para enviar um byte:
• É dividido em dois caracteres hexadecimais
• Composição para cada byte (são usados 11 bits):
• 1 bit para início (start bit),
• 8 bits de dados (menos significativo enviado primeiro)
• 1 bit de paridade (parity bit)
• 1 bit de término (stop bit)
➢MODBUS no Modo ASCII
• Para enviar um byte:
• É dividido em dois caracteres ASCII
• Composição para cada byte (são usados 10 bits):
• 1 bit para início (start bit)
• 7 bits de dados (menos significativo enviado primeiro)
• 1 bit de paridade (parity bit)
• 1 bit de término (stop bit)
Sequência de bits no modo ASCII
4. Modbus é um protocolo de comunicação de dados utilizado em sistemas
de automação industrial, que opera na camada 7 do modelo OSI, fornecendo
comunicação cliente/servidor entre dispositivos conectados em diferentes
tipos de redes. O modo de transmissão define o conteúdo de bit da
mensagem a ser transmitida na rede e como a informação da mensagem será
empacotada na mensagem e descompactada. O padrão Modbus emprega
dois modos de transmissão. No primeiro, a cada byte de caracter em uma
mensagem são enviados dois caracteres sem geração de erros; e no segundo,
cada mensagem de 8 bits contém dois caracteres hexadecimais de
4 bits. Esses modos são, respectivamente,
•A ASCII e Remote Terminal Unit (RTU).
•B ASCII e Remote Desktop Service (RDS)
•C HAMMING e Remote Terminal Unit (RTU).
•D EBCDIC e Remote Desktop Service (RDS).
•E EBCDIC e Remote Terminal Unit (RTU).
Obrigada!