¿Qué es un Unit ID / dirección de esclavo Modbus?

La dirección de esclavo serial en un bus RS-485

RS-485 deja a muchos dispositivos compartir un par de cables, todos escuchando la misma señal eléctrica, así que debe haber una forma de direccionar solo a uno de ellos a la vez. Esa es la dirección de esclavo. A cada dispositivo del bus multipunto se le asigna una dirección única, y cada petición que el maestro envía comienza con la dirección del dispositivo destinado. Todos los dispositivos oyen la petición, pero solo aquel cuya dirección coincide responde; los demás la ignoran. Así es como un solo maestro puede hablarle a una docena de transmisores y controladores en un par trenzado sin que sus respuestas choquen.

El espacio de direcciones corre de 1 a 247 para dispositivos direccionados de forma individual, con la dirección 0 reservada para broadcast - una petición que cada dispositivo ejecuta pero ninguno responde. Como el bus es compartido, dos dispositivos con la misma dirección son una falla: ambos intentarían responder la misma petición y sus respuestas chocarían, corrompiendo la respuesta. Poner en marcha un bus multipunto RS-485 por lo tanto incluye asignar a cada dispositivo una dirección distinta, por lo general con un interruptor o un ajuste de configuración en el dispositivo, y registrar esas direcciones para que el maestro sepa cuál número alcanza cuál instrumento físico.

La dirección de esclavo es así una propiedad de la topología de la red serial. Existe porque el medio es compartido y sin direccionar por sí solo, así que la dirección es lo único que distingue el tráfico de un dispositivo del de otro en los mismos cables. Todo sobre la dirección - su requisito de unicidad, su rango, la reserva de broadcast - se sigue del hecho de que un bus multipunto es una conversación que muchos dispositivos comparten, y la dirección decide de quién es el turno de hablar.

El Unit ID en una trama Modbus TCP

Modbus TCP envuelve los mismos mensajes Modbus en una trama Ethernet con un encabezado pequeño, y ese encabezado incluye un byte de Identificador de Unidad en la misma posición que ocupaba la dirección de esclavo en serial. En un dispositivo que habla Modbus TCP de forma nativa, la situación es distinta de serial en un aspecto importante: la dirección IP ya identifica de forma única al dispositivo, porque cada dispositivo tiene su propia IP, así que el Unit ID muchas veces es redundante. Muchos dispositivos TCP nativos simplemente ignoran el Unit ID o esperan un valor de relleno, ya que el enrutamiento ya lo maneja la capa IP.

Por eso el Unit ID puede parecer sin importancia al hablar con un dispositivo Modbus TCP puro - apunte el maestro a la IP correcta y el Unit ID apenas importa. Pero el campo no desapareció de la trama; se conservó precisamente porque Modbus TCP fue diseñado para coexistir con Modbus serial a través de gateways. En ese papel el Unit ID recupera su significado original como selector de dispositivo, llevando la identidad de un dispositivo serial específico a través de la porción Ethernet de la ruta para poder aplicarse una vez que el mensaje alcanza el lado serial.

Así que el Unit ID se entiende mejor como la dirección de esclavo vestida de TCP. Cuando el destino es un dispositivo TCP nativo, la IP hace el direccionamiento y el Unit ID muchas veces solo va de acompañante. Cuando el destino es un dispositivo serial alcanzado a través de un gateway, el Unit ID se vuelve la pieza de información crucial, porque la IP solo lleva la petición hasta el gateway - algo aún tiene que decir a cuál dispositivo más allá del gateway se destina la petición, y ese algo es el Unit ID.

Cómo un gateway enruta una IP a muchos dispositivos en una batería de tanques

Una batería de tanques comúnmente tiene varios dispositivos de campo seriales - transmisores de nivel, un computador de flujo, un controlador - encadenados en un bus RS-485, cada uno con su propia dirección de esclavo, pero ninguna dirección IP individual propia. Para traerlos a una red IP de SCADA en la nube, se instala un gateway serial a Ethernet con una sola dirección IP de cara a la red y el bus RS-485 de cara al campo. El SCADA en la nube entonces alcanza cada dispositivo en esa única IP, y el Unit ID es lo que los distingue entre sí a través de esa dirección compartida.

El enrutamiento funciona porque el gateway mapea el Unit ID de cada petición TCP entrante a la dirección de esclavo que coloca en el bus serial. Un sondeo apuntado a la IP del gateway con Unit ID 3 se reenvía a la dirección de esclavo serial 3; un sondeo a la misma IP con Unit ID 7 va a la dirección de esclavo 7. El gateway quita el formato TCP, emite la petición serial a la dirección coincidente, espera la respuesta de ese dispositivo, la envuelve de vuelta, y la devuelve por Ethernet. Desde la vista del SCADA en la nube le habla a muchos dispositivos lógicos en una IP, distinguidos puramente por Unit ID, mientras que en el cable es una sola conversación serial que el gateway conduce a su nombre.

Así es exactamente como una plataforma como Merobix recolecta datos de una batería de tanques llena de instrumentos seriales sin dar a cada uno su propia conexión de red. El integrador configura una IP para el gateway y un conjunto de tags por Unit ID, y cada Unit ID corresponde a la dirección serial de un dispositivo físico en el bus. Lograr que esos Unit ID coincidan con las direcciones seriales es el meollo de la configuración - un desajuste significa que el SCADA alcanza el gateway bien pero sondea el instrumento equivocado, así que el tag de nivel de tanque podría devolver los registros del computador de flujo porque el Unit ID apuntó al dispositivo equivocado detrás de la misma IP.

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