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TCP/IP en el EMU Professional II: Modbus TCP y MQTT

Sin bus de campo ni convertidor de nivel – la versión TCP/IP va conectada a Ethernet. Por él funcionan dos enfoques fundamentalmente distintos: Modbus TCP recoge valores, MQTT los entrega. La elección dice más de su arquitectura que del hardware.

Cambiar de interfaz

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Dos caminos desde la misma toma

¿Cuál es la diferencia entre Modbus TCP y MQTT?

Hay dos formas fundamentalmente distintas de acceder a los valores medidos. Cuál encaja depende de su arquitectura, no del contador.

Modbus TCP es un procedimiento de pregunta y respuesta: un cliente abre una conexión y recoge registros cuando quiere. MQTT le da la vuelta: el contador comunica por sí mismo sus valores a un broker y quien los necesita se suscribe. Uno es recoger, el otro es entregar.

Modbus TCP

El mismo modelo de registros que Modbus RTU, solo que por Ethernet en lugar de RS-485. La suma de verificación CRC desaparece porque TCP ya se encarga; en su lugar, cada telegrama lleva una cabecera MBAP con número de transacción e identificador de unidad. El puerto estándar es el 502.

La lectura usa los mismos códigos de función que RTU, normalmente 3 y 4 para registros holding e input. Los valores de 32 bits se reparten en dos registros; las direcciones y el orden de bytes figuran en el manual.

La ventaja práctica frente a RTU: varios clientes a la vez, sin monopolio del maestro, sin pausa de silencio, sin cuestiones de topología. El inconveniente: cada contador necesita una dirección IP y un lugar en su plan de red.

Puerto

502

Funcionamiento

El cliente pregunta, el contador responde

Modelo de datos

Registros de 16 bits, códigos de función 3 y 4

Típico para

Controladores, SCADA, automatización

MQTT

MQTT funciona con un broker en el medio. El contador publica sus valores bajo un topic – una ruta jerárquica como edificio/sotano/contador-03/energia – y cada interesado se suscribe a ese topic. Emisor y receptor no se conocen; solo conocen el broker.

Eso resuelve dos problemas a la vez. Primero, nadie tiene que consultar: los valores llegan cuando los hay. Segundo, la conexión es saliente – el contador se conecta al broker, no al revés. Así, el cortafuegos no necesita regla de entrada, lo que hace viables en la práctica las conexiones a la nube.

QoS fija la garantía de entrega: 0 envía y olvida, 1 garantiza al menos una entrega, 2 exactamente una. Para valores de contador, QoS 1 es el compromiso habitual. TLS cifra la conexión.

Funcionamiento

El contador publica, los interesados se suscriben

Topic

ruta jerárquica, de libre elección

QoS

0, 1 o 2 – garantía de entrega

Típico para

Paneles, soluciones en la nube, plataformas IoT

La conexión MQTT a paneles y soluciones en la nube está reservada a la versión TCP/IP.

Red

¿Qué necesita TI para contadores de energía en la red?

Direcciones fijas

Los contadores que se leen por Modbus TCP necesitan una dirección estable – asignada de forma estática o vinculada a la dirección MAC mediante reserva DHCP. Una IP cambiante significa que el control pierde el equipo.

Un segmento propio

La medición suele ir en una VLAN propia, separada de la red de oficina. Eso simplifica las reglas del cortafuegos y evita que un problema de red en la oficina arrastre los datos de facturación.

Sentido del cortafuegos

Con Modbus TCP, el cliente tiene que llegar al contador – una conexión entrante a la red de medición. Con MQTT basta una conexión saliente al broker. Cuando los datos tienen que salir del edificio, MQTT es, por tanto, el camino mucho más sencillo a través del cortafuegos.

Firmware

Para la versión TCP/IP ofrecemos una herramienta de actualización propia; la descarga está más abajo.

Lista de comprobación antes de entregar a TI

  • Número de equipos y direcciones IP necesarias
  • Estática o reserva DHCP
  • VLAN y enrutamiento hacia el control
  • Con MQTT: dirección del broker, puerto, TLS, credenciales
  • Un esquema de topics que siga siendo legible dentro de cinco años

Esquema de topics

Jerarquía por ubicación y función en lugar de por número de equipo. inmueble/edificio/planta/punto-medicion/magnitud sobrevive a un cambio de equipo; contador/0815 no.

Caso de uso

¿Contadores de energía directamente en la red o a través del M-Center?

Ambas opciones funcionan, y la respuesta depende menos del contador que de la instalación que lo rodea.

Directamente en la red

Tiene sentido con pocos puntos de medición, donde ya hay Ethernet y cuando el sistema de destino habla Modbus TCP o MQTT por sí mismo. Cada contador es entonces un nodo de red propio, con su propia dirección y su propio mantenimiento.

Con más cantidad, la cuenta cambia: veinte contadores son veinte direcciones IP, veinte versiones de firmware y veinte puntos donde una lectura puede fallar sin que nadie lo note.

A través del EMU M-Center

El M-Center lee hasta 60 equipos por Modbus TCP y los agrupa en un solo punto de la red. En lugar de veinte equipos, TI gestiona uno. Y como el mismo equipo atiende a la vez M-Bus y Modbus RTU, los contadores de los tres mundos acaban en la misma base de datos.

A eso se suma lo que un contador aislado no puede hacer: 16 GB de memoria para el historial, supervisión de indicadores de error y valores atípicos, y transmisión simultánea a BACnet IP, OPC UA, MQTT, (s)FTP y correo electrónico – control, nube y facturación desde una sola fuente, sin que tres sistemas se disputen el mismo contador.

Ver el EMU M-Center

Regla práctica

Hasta unos cinco puntos de medición y un sistema de destino: directo. Por encima, o en cuanto se añade un segundo sistema de destino, el M-Center compensa casi siempre – no por la técnica, sino por la operación.

Cuándo encaja

Modbus TCP o MQTT: ¿qué encaja con qué?

El control debe consultar valores instantáneosModbus TCP
Los datos deben ir a una nube o a un panelMQTT
El cortafuegos no permite conexiones entrantesMQTT, porque es saliente
Varios destinatarios para los mismos valoresMQTT, mediante suscripciones
El SCADA existente solo habla ModbusModbus TCP
Muchos contadores, varios sistemas de destinoAmbos, agrupados a través del EMU M-Center

Documentos

Manuales y fichas técnicas para descargar

Esta página explica el principio. Las listas de registros, la estructura de telegramas, la asignación de bornes y los parámetros exactos de cada versión están en el manual de la interfaz.

PDFManual de la interfaz TCP/IP1475 · Professional II · inglés PDFManual de registros Modbus1485 · tabla de registros · inglés ZIPHerramienta de actualización TCP/IPActualización de firmware para la versión TCP/IP PDFManual M-Center2151 · agrupación y transmisión

Flujo de datos

¿Cómo llegan los valores medidos por MQTT a Joulio-Web?

El contador no espera a ser consultado – publica sus valores por sí mismo. Eso cambia la configuración del cortafuegos y permite que varios sistemas lean el mismo valor a la vez.

  1. El contador establece la conexión por sí mismo – hacia fuera, no hacia dentro. Por eso el cortafuegos no necesita regla de entrada.
  2. Cada valor medido se envía como mensaje a un topic. La estructura de topics determina cómo se asignan después los valores.
  3. El broker distribuye el mensaje a todos los suscritos a ese topic. Joulio-Web es uno de esos suscriptores; un panel puede ser otro.
  4. Las conexiones están cifradas con TLS. Sin credenciales válidas, el broker no acepta mensajes.

El recorrido de los valores medidos desde el EMU Professional II TCP/IP a través de un broker MQTT hasta Joulio-Web. Como es el contador quien establece la conexión, el sentido de la regla del cortafuegos sigue siendo saliente.

Preguntas frecuentes

Preguntas frecuentes sobre la interfaz

¿Cuál es la diferencia entre Modbus TCP y MQTT?

Modbus TCP es recoger: un cliente abre una conexión con el contador y lee registros cuando quiere. MQTT es entregar: el contador publica sus valores en un broker y los interesados se suscriben. Modbus TCP encaja con controladores y SCADA; MQTT, con paneles y la nube.

¿Qué puerto usa Modbus TCP?

Por defecto, el puerto 502. La suma de verificación CRC de Modbus RTU desaparece porque TCP ya asegura la transmisión; en su lugar, cada telegrama lleva una cabecera MBAP con número de transacción e identificador de unidad.

¿Por qué MQTT atraviesa el cortafuegos más fácilmente?

Porque la conexión es saliente: el contador se conecta al broker, no al revés. Modbus TCP, en cambio, necesita una conexión entrante a la red de medición. En cuanto los datos deben salir del edificio, MQTT es por tanto el camino mucho más sencillo.

¿Necesita cada contador una IP fija?

Con Modbus TCP, sí – asignada de forma estática o vinculada a la dirección MAC mediante reserva DHCP. Una dirección cambiante significa que el control pierde el equipo.

¿A partir de cuándo compensa el M-Center frente a la conexión directa a la red?

Como regla, a partir de unos cinco puntos de medición o en cuanto se añade un segundo sistema de destino. El M-Center lee hasta 60 equipos por Modbus TCP, los agrupa en un único nodo de red, guarda el historial en 16 GB y atiende a la vez control, nube y facturación.

¿Cómo debo nombrar los topics MQTT?

Jerárquicamente por ubicación y función en lugar de por número de equipo. Un esquema como inmueble/edificio/planta/punto-medicion/magnitud sobrevive a un cambio de equipo; nombrar por número de serie, no.

¿No está seguro de si TCP/IP encaja?

Envíenos el número de puntos de medición, las distancias y el sistema de destino. Le diremos qué versión tiene sentido – y cuándo otra interfaz sería la mejor opción.

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