Modbus TCP: el protocolo Ethernet de la industria
Modbus TCP/IP es la variante Ethernet del protocolo Modbus, normalizada en 1999. Conserva el modelo maestro/esclavo y la estructura de los registros (Holding, Input, Coil, Discrete Input) de Modbus RTU, pero los transmite a través del puerto 502 de TCP/IP. Resultado: Modbus TCP se integra de forma natural en las redes informáticas de las empresas, al tiempo que sigue siendo compatible con el ecosistema Modbus existente.
Sus ventajas con respecto a Modbus RTU:
- Velocidad: 100 Mbit/s frente a un máximo de 115 kbps en RS485
- Topología libre: sin limitación a 32 nodos en un bus lineal
- Multimaestro: varios clientes pueden consultar a un mismo esclavo
- Distancia: Ethernet estándar hasta 100 m; fibra óptica para grandes distancias
Arquitectura de conexión Modbus TCP → nube
La pasarela actúa como cliente Modbus TCP (maestro) frente a los equipos locales, y como cliente MQTT frente a la nube. Se interpone entre la red OT y la red en la nube.
| Capa | Equipos / Protocolo |
|---|---|
| Campo (equipos) | Controladores, variadores, contadores con puerto Ethernet |
| Red LAN industrial | Conmutador Ethernet, VLAN OT |
| Pasarela | Eziwan Gateway (cliente Modbus TCP + cliente MQTT) |
| Transporte en la nube | MQTT sobre TLS 1.3 / 4G LTE o Ethernet WAN |
| Nube | AWS IoT Core, Azure IoT Hub, Eziwan Cloud |
| Aplicación | Panel de control, alertas, API REST, generación de informes |
Lectura de registros Modbus TCP: tipos de datos compatibles
La pasarela consulta todos los tipos de registros Modbus TCP definidos por la norma:
Registros de 16 bits:
- Registros de retención (FC03) — lectura/escritura, valores de proceso (consignas, parámetros)
- Registros de entrada (FC04): solo lectura, mediciones en tiempo real (corriente, tensión, caudal)
Bits discretos:
- Bobinas (FC01/FC05) — lectura/escritura, salidas lógicas (relés, comandos)
- Entradas discretas (FC02): solo lectura, entradas lógicas (estados, fallos)
Tipos de datos codificados:
- INT16, UINT16 (1 registro)
- INT32, UINT32, FLOAT32 IEEE 754 (2 registros, Big Endian o Little Endian)
- INT64, DOUBLE (4 registros)
- STRING ASCII
Envío de mensajes MQTT a AWS IoT, Azure IoT Hub o Eziwan
Una vez leídos los registros, la pasarela publica las mediciones en el broker MQTT de destino. Se admiten las tres plataformas principales:
AWS IoT Core
- Conexión a través de MQTT sobre TLS en el puerto 8883
- Autenticación mediante certificado x509 de AWS
- Reglas de IoT hacia DynamoDB, S3, Lambda o QuickSight
Azure IoT Hub
- Conexión a través de AMQP o MQTT TLS
- Device Twin para la configuración remota
- Stream Analytics para el procesamiento en tiempo real
Eziwan Cloud
- Configuración sin intervención, sin necesidad de gestionar la infraestructura
- Panel de control preconfigurado con unidades industriales
- Alertas por SMS/correo electrónico en menos de 30 segundos
Sondeo y optimización de la frecuencia de adquisición
La elección de la frecuencia de actualización influye tanto en la actualidad de los datos como en el consumo de datos móviles.
| Tipo de medición | Frecuencia recomendada |
|---|---|
| Magnitudes eléctricas (P, Q, I, U) | De 1 a 10 s |
| Temperaturas de proceso | De 30 s a 5 min |
| Niveles, caudales | De 1 a 5 min |
| Estados discretos (alarmas) | De 1 a 5 s |
| Contadores (energía, volumen) | De 5 a 15 min |
La pasarela también se puede configurar en modo on-change: solo se transmite un valor si varía en una cantidad configurable (banda muerta), lo que reduce significativamente el volumen de datos.
Supervisión multisitio: la arquitectura centralizada
En un conjunto de varias instalaciones industriales, se repite la misma arquitectura:
- Una pasarela por centro, cada una de las cuales realiza un sondeo de sus equipos Modbus TCP locales
- Todas las pasarelas publican en el mismo broker MQTT en la nube (o en temas distintos por centro)
- Una única interfaz de supervisión centraliza todos los centros
- Las alertas se configuran de forma global con escalado por centro
Esta arquitectura centralizada con pasarelas locales es el estándar de la telesupervisión industrial multisitio.