Introdução

As redes de comunicação industrial desempenham um papel fundamental na automação e controle de sistemas. Entre as diversas tecnologias disponíveis, a RS485 e o protocolo Modbus são amplamente utilizados devido à sua simplicidade, confiabilidade e baixo custo. Neste texto, explicaremos o que são redes RS485, o que é o protocolo Modbus e como essas tecnologias são utilizadas para a comunicação e controle de equipamentos entre eles equipamentos de sistemas fotovoltaicos.

Redes RS485

A rede RS485 é um padrão de comunicação serial que permite a transmissão de dados em longas distâncias e em ambientes ruidosos. Utiliza dois fios (A e B) para transmitir e receber dados, o que a torna menos suscetível a interferências eletromagnéticas quando comparada a outras tecnologias, como a RS232 e muitas vezes pode também ter blindagem na qual deve ser aterrada em uma das terminações para aumentar a imunidade a interferências.

As redes RS485 podem ser configuradas em topologias ponto a ponto, multiponto ou em barramento, suportando normalmente até 32 dispositivos em uma única rede. A distância máxima entre os dispositivos pode chegar a 1.200 metros, e a taxa de transmissão de dados varia de 9,6 kbps a 10 Mbps, dependendo da distância e das condições do ambiente.

Protocolo Modbus

O Protocolo Modbus é simples, de código aberto e amplamente adotado em diversas aplicações, como controle de processos, automação predial e sistemas de supervisão e aquisição de dados (SCADA).

O protocolo Modbus funciona no modelo mestre-escravo, onde o dispositivo mestre envia comandos para os dispositivos escravos, que por sua vez respondem com os dados solicitados ou executam ações. Os dados são organizados em registros e podem ser acessados utilizando-se funções específicas do protocolo.

Existem duas variantes principais do protocolo Modbus: Modbus RTU e Modbus TCP/IP. O Modbus RTU é utilizado em redes seriais, como a RS485, enquanto o Modbus TCP/IP é utilizado em redes Ethernet. Ambas as variantes compartilham a mesma estrutura de mensagem, diferindo apenas na camada física e no encapsulamento dos dados.

Aplicação na Comunicação e Controle de Equipamentos

As redes RS485 e o protocolo Modbus são comumente utilizados para a comunicação e controle de equipamentos em sistemas de automação industrial. A combinação de ambos permite a transmissão de dados em longas distâncias e em ambientes ruidosos, com baixo custo e simplicidade de implementação.

Por exemplo, em uma fábrica, um controlador lógico programável (CLP) pode ser configurado como mestre em uma rede RS485 com vários dispositivos escravos, como sensores, atuadores e inversores de frequência. Utilizando o protocolo Modbus, o CLP pode ler e escrever dados nos registros dos dispositivos escravos, permitindo monitorar e controlar os processos em tempo real.

Outro exemplo, em sistemas fotovoltaicos, pode-se ter inversores, multimedidores, estação solarimétrica, trackers, relés de proteção. Todos em uma única rede RS485, sem prejuízos na comunicação, desde que todos os dispositivos estajam com as configurações corretas e IDs Modbus diferentes. Essa abordagem facilita a arquitetura de rede podendo ter grandes distâncias e diferentes dispositivos conectados.

Alguns comandos comunmente utilizados são, alteração nível máximo de tensão, limitação de potência e ajuste no fator de potência.

Existem diversos equipamentos que realizam essa comunicação. Podem ser dataloggers dos próprios fabricantes dos equipamentos, mas nesse caso normalmente irá atendender somente seus equipamentos. Outra alternativa é utilizar um computador com conversor RS485 ou um datalogger generalista como o PV Logger.

Considerações finais

Em resumo, as redes RS485 e o protocolo Modbus formam uma solução robusta e confiável para a comunicação e controle de equipamentos em sistemas de automação industrial. A simplicidade de implementação, a capacidade de transmissão de dados em longas distâncias e a resistência a interferências eletromagnéticas tornam essa combinação uma escolha popular em diversas aplicações.

Além disso, a natureza aberta e a ampla adoção do protocolo Modbus facilitam a integração de dispositivos de diferentes fabricantes, contribuindo para a flexibilidade e escalabilidade dos sistemas.