Baluarte en el mar del caos

BACnet – Una introducción a su concepto de objetos.

2022-06-28T13:22:00.001-05:00

Ya en la leve introducción a BACnet platicaba de que habían tomado inspiración del lenguaje Java para representar la información de los sensores y/o otros dispositivos que el protocolo iba a monitorear y/o manipular directamente. Pues bien, en esta ocasión nos iremos un poco mas profundo en este concepto.

Para BACnet, un dispositivo es una colección de objetos. Para el estándar original, todo dispositivo tiene por lo menos un único objeto denominado “Device” (o dispositivo) cuya función es identificar a ese dispositivo entre múltiples. Todos los demás objetos que pueda tener dicho dispositivo tendrán una relación con sus interfaces físicas o con estructuras internas del mismo dispositivo.

El protocolo BACnet no hace una clara distinción entre los diferentes tipos de objetos. Sin embargo, uno de sus co-creadores [1] le gusta clasificar los más de 50 objetos en las siguientes categorías:

Objetos básicos (un solo tipo de valor tales como análogos, binarios, multi-estado, archivo)
Objetos relacionados con procesos, tales como Averaging, loop y pograma
Objetos relacionados con control, tales como comando
Objetos relacionados con contadores, tales como acumulador (Contador de luz) y convertidor de pulso

Ahora, como ya se dijo. Todos los objetos poseen propiedades. La mayoría de ellas serán metadatos, mientras que unas cuantas tendrán información “real” o lo que sea que está manipulando y/o monitoreando el objeto en cuestión. Muchas de las propiedades con metadatos te darán información útil, tal como el nombre humano del objeto, el estado interno del mismo o rangos esperados en el valor bajo control.

El beneficio de tener las propiedades es que no estarás tan a ciegas como con el bisabuelo de MODBUS. Cuando consultes una propiedad, esta te dirá el tipo de dato que maneja. Si intentas escribir sobre una propiedad de solo lectura, esta te dirá amablemente que estás tonto. E incluso hay una propiedad que enumera todas las propiedades disponibles en un objeto. Para finalizar, si requieres crear propiedades ad-hoc, lo puedes hacer.

Pero ok, hasta ahora ha sido mucho parloteo. Tratemos de aterrizar todo esto en algo sólido. Veamos este ISMA 4U4A-H-IP del mercado. El cual tiene entradas y salidas universales, con soporte para BACnet:

ISMA 4U4A-H-IP un dispositivo típico usado en BMS y con BACnet/IP

De este nos enfocaremos en sus salidas A0 a A4. Estas envían señales análogas, o diferentes voltajes, hacia dispositivos conectados a ellas. Para BACnet estas son entradas perfectas para objetos tipo análogo. La siguiente tabla muestra algunas de las propiedades que te vas a encontrar.

Propiedad	Ejemplo de valor
Object_Identifier	Analog Output #0
Object_Name	Output A0
Present_Value	24.0
Description	Una salida de un ISMA 4U4A-H-IP vista por BACnet
Device_Type	Dispositivo genérico conectado al puerto A0 de ISMA 4u4A-H-IP
Satus_Flags	In_Alarm, Fault, Overridden, Out_Of_Service flags
Reliability	No_Fault_Detected
Out_Of_Service	False
Units	Degrees Celcius
Resolution	0.1
Min_Pres_Value	5.0
Max_Pres_Value	45.5

Una vez más, la tabla anterior no está completa, pero ilustra la mayoría de las propiedades importantes, algunas opcionales y otras para humanos. De todas estas propiedades, la única “real” es la de Present_Value que monitorea el voltaje de salida del puerto A0 del Isma. El resto de las propiedades son los famosos meta-datos, algunos enfocados en dar información útil al humano (Object_Name, Description, Device_Type, Units), otros nos dan parámetros de configuración (Object_Identifier, Resolution, Minx_Pres_Value, Max_Pres_Value) y otros nos indican el estado interno del objeto, y si hay algún tipo de conflicto (Status_Flags, Reliability, Out_Of_Services).

Para este objeto en particular Present_Value también acepta operaciones de escritura. Podríamos intentar escribir a todas, pero el ISMA simplemente nos mandaría a volar. Sería posible que una propiedad no se comporte como las especificaciones. O que además tuviese algunas únicas al mismo. Si esto pasara, nos veríamos forzados a leer el datasheet del ISMA para entender su comportamiento.

Conclusiones

En modo simple, el uso de objetos por BACnet, le permite cierta modulación. Cada valor se representa con un cierto tipo de objeto. Estos objetos vienen con propiedades adicionales que nos permiten cierta flexibilidad a la hora de navegar por una red BACnet y reduciendo el grado de ceguera si no hay un datasheet disponible. Sin embargo, esta dependencia no esta del todo eliminada, en particular con los objetos mas avanzados.

Hemos visto solo como ejemplo uno de los objetos más básicos. Pero en un futuro puede que abarquemos objetos un poco mas especiales.

Referencias

[1] BACnet: The Global Standard for Building Automation and Control Networks; Michael Newman; Momentum Press

Una leve introducción a BACnet

2022-05-31T10:35:00.001-05:00

De forma similar a mis entradas de MODBUS. En mi actual chamba me toca trabajar con algunos protocolos MBS. En esta ocasión me gustaría hablar de un protocolo denominado BACnet. Donde si MODBUS es un protocolo arcaico, BACnet es un abuelo.

Este protocolo nace de parte de Estados Unidos. Para ser mas especifico es elaborado por una entidad denominada “American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers” o ASHRAE. Dicha sociedad decide apoyar la creación de un nuevo estándar robusto capaz de solventar limitaciones de la época. Las platicas iniciaron en 1984 y el estándar aparecería en dispositivos comerciales a finales de los noventas.

En grande rasgos, la gente detrás del protocolo querían una estandarización robusta y modular. Donde los dispositivos fuesen capaces de dar información adecuada de que eran, como trabajan, estados internos además del valor que están monitoreando y/o manipulando. Y todo esto sin tener que andar revisando data-sheet por data-sheet de 100 o miles de dispositivos como con MOBUS.

Para lograr sus objetivos estuvieron revisando un poco de todo, y eventualmente esto incluyó la forma de describir estructuras de datos en lenguajes de programación. En particular, les encantó la forma en que Java lo hacía. Como resultado, BACnet desglosa información bajo el concepto de objetos que poseen propiedades. La mayoría de los objetos tendrán una propiedad que refleja el valor real bajo control, mientras que el resto son meta-datos que nos ayudaran a comprender mejor que es dicho valor o el estado actual del dispositivo.

Además, se esmeraron con la estandarización porque no se limitaron a solamente representar los datos. Sino que abarcaron también la comunicación entre los dispositivos. Para ello, miraron hacia Europa y se inspiraron fuertemente en el modelo OSI y por consiguiente a BACnet lo dividieron en múltiples capas. Eso sí, cuando miraron TCP/IP dijeron “que monada que no nos sirve” y lo obviaron, lo cual les provocaría dolores una década después.

Como resultado de ese diseño de capas, BACnet tiene sub-redes que pueden abarcar diferentes tecnologías. También hay mecanismos para explorar la red, y mecanismos para explorar cada conjunto de objetos bajo el control de uno o mas dispositivos. Y, entonces, ¿Por qué me refiero a el como un protocolo abuelo? Ah pues muy simple. Como todo protocolo de los 90s para abajo, la seguridad fue totalmente obviada, cualquiera que pueda meter un mensaje en esa red puede hacer lo que se le antoje.

Ahora bien, no todo es miel sobre hojuelas. Si uno quiere aprender mas sobre BACnet tiene que pedir las especificaciones directamente de la ASHRAE. Mismas que han ido mutando conforme pasan los años. Actualmente hay mas de seis. Y en las especificaciones mas actuales, si te dicen que secciones ya no sirven, PERO no te advierten cuando un mecanismo o una propiedad se añadió. Por lo tanto, si te toca trabajar en un ambiente heterogéneo donde tienes dispositivos instalados desde el 99 al presente, será un dolor de cabeza andar averiguando que información te sirve y cual no.

Adicionalmente, solicitar una especificación tiene un costo elevado. Y para el colmo de los colmos. Lo que recibirás, si pediste una especificación del 2012 en adelante, es un documento de más de mil páginas con puras especificaciones técnicas. En otras palabras, a diferencia de MODBUS, entrarle por primera vez al protocolo BACnet es un verdadero dolor de cabeza. Algo que recomiendo, es utilizar el libro “BACnet: The global standard for building automation and control networks”. Se puede considerar ya algo obsoleto. Sin embargo, su autor es básicamente uno de los co-creadores del protocolo, y se toma la molestia de dar una introducción lógica al protocolo.

Fallout modernos (3, 4, New Vegas)

2022-05-30T13:14:00.000-05:00

Y en esta entrada toca el turno de platicar levemente de los últimos juegos modernos de Fallout. Aunque, moderno es un decir porque el más viejo de ellos ya tiene una añejez superior a los 10 años.

Fallout 3 – El cambio de timón

Hay una cierta historia turbia detrás de las compras de derechos de Fallout por Bethesda de Black Isle e Interplay. Sin embargo, ese ~~chisme~~ tema es digno de su propia entrada. Este juego fue la puesta en marcha de la traducción de la franquicia hacia el mundo en 3D y primera persona. Un cambio extremadamente fuerte. Y creo que Bethesda lo logró con éxito.

No hay mucho que decir que no dijera la vez pasada. Bethesda reduce las skills de 18 a 13, remueve los traits y mucho del humor negro que caracterizó, y abusaron, de Fallout 2. Sin embargo, a cambio mejora bastante la exploración. SPECIAL y el VATS permiten que Fallout 3 no se perciba como un Oblivion con armas de fuego. Eso si, tampoco lo podemos considerar un FPS. Otro elemento más que lo diferencia de Oblivion, es que no es tan molesto subir de nivel. SALVO, por los malditos escorpiones albinos, y los mendigos del pantano. Pero al menos estos no salen tan seguidos.

Bethesda pone mucha atención a detalles en este juego, como con esta foto donde los retratados cambian de acuerdo al diseño de tu personaje

La introducción de las estaciones de radios, las historias ocultas detrás de algunas terminales, notas y/o audios y cierta complexidad de personajes generan todo un nuevo páramo a explorar, muy superior a sus juegos predecesores. También queda algo de humor con escenas bizarras.

Por otro lado, el juego sufre con la forma del mundo abierto. La trama principal no es gran cosa, y habrán quests secundarias más interesantes. Y aunque hay áreas bastantes interesantes, particularmente en los DLCS, estas tienen poca intercomunicación entre sí. Lo que pase en alguna, o con algunos de sus personajes, difícilmente afectará otras áreas. Esto es mas notorio en el DLC del pantano, donde te encuentras bastantes personajes únicos que no hacen nada. Aun con sus defectos, siempre estarás tentado en explorar una cueva más, o ir a otro rincón.

Aunque en menor medida, el sistema SPECIAL aun tiene impacto en las conversaciones

Aunque Fallout 3 esta disponible en Gog, y puede funcionar mas o menos “de la caja”. Es de los juegos mas inestables en mi opinión. Constantemente me veía forzado a cargar partida nueva para poder cargar mi ultimo punto de guardado. Con todo y mod instalado enfocado en reducir riesgo de corrupción en dichas partidas guardadas.

Sigo considerando que Bethesda acertó al mover la aventura a Washington D.C. para hacer menos intimidante ese “3” en el título. Todos podemos volver a empezar con este juego.

Fallout New Vegas – La perfección en los juegos modernos

Obsidian logró lo imposible: Hacer con éxito cara triste a Bethesda para pedirle autorización para su intento de Fallout. Y poder sacarlo en tiempo, y medio en forma. El trabajo de Obsidian aun se mantiene por sí mismo en contra de Fallout 4, y otros juegos mucho más recientes .

Obsidian toma todo lo bueno que introdujo Bethesda, y lo mejora. Aunque, con una copia descarada de S.T.A.L.K.E.R.S en su modo “hardmoded”, pero que quedó perfecto en la franquicia. Los compañeros vuelven a tener personalidad. Tus acciones en diferentes quests van impactando a diferentes facciones conforme la trama avanza, y finalmente los finales pueden variar bastante.

Compañeros con personalidades mentes propias y... referencias a juegos pasados bien hechas.

Obsidian reintroduce los traits, haciendo que su SPECIAL sea el mas fiel a los juegos originales. La atención a los diálogos es inmesa, e incluso personajes “tontos” están bien trabajados. El humor negro de los primeros Fallouts regresa, pero sin violentar tanto la trama de los juegos pasados. Los DLCs de New Vega también están muy bien trabajados y te harán reír bastante. Y por ultimo, los Deathclaws vuelven a ser temibles.

Ok, New Vegas si tiene algunas inconsistencias... Eso, o Ciudad Juárez es Ciudad de México en ese universo.

Por ultimo, si estás jugando toda la franquicia, Fallout New Vegas es recomendado después del segundo y antes del tercero. Pues hay bastantes referencias a eventos ocurridos en el segundo juego.

Fallout 4 – El rompimiento del molde

Bethesda liberó Fallout 4 hace unos años. Al escribir esta entrada, aun no lo termino, y solo he explorado uno de sus DLCs que se desarrolla en el Commonwealth. Sin embargo, me atrevo a decir que este juego está lleno de muy, pero que no se lograron pulir al máximo.

Todavía hay humor como en el Fallout 3, sin llegar al nivel magistral de New Vegas

Por un lado, los cambios masivos a su sistema SPECIAL lo acercan bastante a la experiencia Skyrim, que no es mala. Ya no hay ni traits ni skills. Solo perks, uno por nivel. Pero, por el contrario, ya no hay un máximo de nivel. Así que una exploración constante siempre gratifica con un nuevo perk. El resultado, es una sensación de avance mucho mas lento, pero constante y eterno. Además, la reinterpretación de cómo usar las armaduras lo alejan lo suficiente de un “Skyrim con armas de fuego”. Aunque el “retcon” necesario no quedó muy bueno para justificar las baterías.

Bethesda puso de vuelta a los Deahtclaws como la cúspide del predador en el páramo.

Por el lado de los personajes de apoyo. Wow, Bethesda se lució al crearles verdaderas personalidades, y no son pocos. Las comunidades se sienten mucho más vinculadas, comparadas con el tercer juego. Eventos en una comunidad repercuten en otras comunidades, al menos un poco más que en Fallout 3. La atención a los detalles y exploración también es extremadamente buena.

Lo que si es un hecho. Bethesda apestó creando las interfaces, e incluso rompió el encanto que trajo en el tercer juego. Se supone que todas tus interfaces de jugador son con el Pip-boy. Y todo lo que te muestran en su pantalla se logra mediante botones “físicos” en el pip-boy. Esto fue un excelente toque de Bethesda en Fallout 3 que Obsidian respetó en New vegas. Sin embargo, Bethesda falló en esta entrega. Si, tienes las mismas pantallas que en los dos juegos anteriores, pero para acceder a varias de ellas tienes que usar botones de tus controles/teclado que no están vinculadas con una contra parte en la interfaz del Pip-boy. Y, lo más triste, no hay más que una sola pantalla extra a comparación de New Vegas.

Tanta atención el pip-boy, pero aun asi con falta de pulimiento.

Por otro lado, el interés de Bethesda de dar reto terminó en una modalidad horrible: Survival que tiene Hardmoded, Ironmode, enemigos, esponjas y cero fast-travel, si o sí. Y hablamos de un juego Bethesda, en donde no es raro que por andar saltando tu personaje quede atrapado y no tengas más remedio que cargar partida pre-guardada o hacer fast-travel. Para el colmo de los colmos, la interfaz de su hardmoded deja mucho que desear en comparación con la de New Vegas, que otra vez, fue una fusilada. Esperemos que Bhetesda aprenda de Obsidian y separe esos modos para que cada uno de nosotros podamos elegir el grado de masoquismo deseado sin necesidad de un mod.

Por último están los asentamientos, que francamente me fascinaron. PERO, Bethesda tiene que entregar una vista área la próxima vez. Y aceptar, que si podemos hacer cuartos, estos deberían poder tener paredes interiores y salas de duchas. En otras palabras, excelente concepto, pero lo pueden pulir mucho más, porque lo que entregaron no nos permite replicar con éxito Diamond City por ejemplo, o un vault con sus duchas y sanitarios.

Otro ejemplo de falta de atención a los detalles está en la forma de crear ítems. Los stimpacks tienen una receta que se definió en Fallout 2. En Fallout New Vegas, permite también crear stimpacks usando esta misma receta. En Fallout 4, una vez más podemos crear las recetas, sin embargo, esta es totalmente diferente a los juegos anteriores.

Ya por ultimo... maldigo a Bioware y su formato de conversación .... esa cosa es horrible, y lo peor, muchos juegos lo están adaptando. Al menos tenemos mods.

Fallout 76… No se habla de 76, no, no, no

Ya en serio, simplemente no está en mi interés ya que no es canon, y su naturaleza nunca ha sido de mi interés. Y si resulta que es canon, prefiero ignorarlo al igual que Fallout Tactics.

Volvamos a hablar de los Fallout clasicos

2022-04-30T12:58:00.008-05:00

Ya hace casi una década que escribí acerca de los juegos de Fallout. Bethesda eventualmente sacó la cuarta entrega de la franquicia, pero por motivos diversos no lo había jugado hasta ahora. Sin embargo, antes de jugarlo, opté por jugar todos los Fallout para refrescar mi memoria.

La verdad, no tenía planeado escribir de esto, pero entre New Vegas y Fallout 3, olvidé escribir en el blog el mes pasado. Así que viéndolo de otra forma, tengo que de hablar, bien ñoña, eso si, por el tiempo dedicado a esta franquicia. Y por lo mismo, ¡Segunda visita a la franquicia de Fallout! En esta entrada, nos enfocaremos en las entregas clásicas, aquella donde si no leías el manual, nomás tenías un inicio pobre (y con riesgo bajo de spoilers)

Fallout 1 - Una prueba de concepto gloriosa

Lo que dije hace una década se mantiene. En este juego, tenemos un contenido maduro y unas mecánicas RPG denominada SPECIAL. La mitología del mundo la iremos descubriendo a la par de nuestro personaje, que hasta el inicio del juego se hallaba en una burbuja de cristal.

Este juego introduce una gran mayoría de los conceptos que se volverían fundamentales en las diferentes etapas de la franquicia. Pero la mayoría con defectos. Desde una pobre administración de tus compañeros, a quedar bloqueado por ellos, o morir en sus manos.

También tenemos desde este juego la habilidad de resolver situaciones de múltiples maneras, dependiendo de tus atributos y perks. Con suficiente exploración hallarás más de un compañero.

El juego también posee una narrativa libre, que sé ira desenvolviendo conforme exploras. Esto quizás es su talón de Aquiles. Si no sigues un cierto peregrinaje con ciertos límites de tiempos, es muy probable que ciertos eventos te pasen de noche, o peor los resultados de eventos que aún no te tocan, ya sean opciones en los diálogos.

El otro problema del juego es que no tienes margen de error, y los saltos de dificultad pueden ser fatales. Sin embargo, el juego es corto, y en cierta forma te motiva a simplemente crear un nuevo personaje sin los errores introducidos en el anterior para ver hasta donde puedes llegar en esta ocasión (y capaz descubrir porque Necrópolis estaba llena de cadáveres en tu primera visita).

Fallout 2 – Fallout reloaded!

Creo que lo escrito hace una década se mantiene integro: “prácticamente es lo mismo pero mejorado, el humor negro, las extrañas ocurrencias hacen su agosto aquí”. Si vienes de jugar Fallout 1, te adaptas de inmediato a este juego, e incluso te negaras a regresar al primero. No creo poder decir mas respecto a sus mecánicas.

Humor negro y mejores gráficas

El juego se expande en todo lo que el juego anterior hizo. Mejor interfaz, más personajes, más escenarios a visitar. Y casi igual forma variedad de resolver un conflicto. Y francamente, puedes terminar siendo el héroe de los que menos esperas.

Aunque, en términos de humor negro… creo que se pasan. Porque no se respetan demasiado a si mismos. No solo la tragedia del primer juego se debió a un error burocrático dentro del a historia. Sino que, además, la conclusión pacifica, aquella con la que convencías al villano final de sus errores era también errónea. Y a eso le añadimos que, al parecer, tu personaje del segundo juego provoca los eventos del primer juego a la Star Trek…

Fallout Tactics: Brotherhood of Steel – El patito feo

De este juego no hablé en su momento. Es un juego no desarrollado por Interplay, sino por otro estudio, Micro Forté. Hasta donde tengo entendido hubo una mala comunicación entre los dos estudios, poco presupuesto y para acabarla, poco tiempo para su desarrollo y poco presupuesto. El resultado es un juego con bastantes carencias.

Es un juego que utiliza el sistema de SPECIAL, pero donde todo lo enfocado a lo social es eliminado para enfocarse enteramente en la parte estratégica del combate. Esto no es necesariamente malo, digo su nombre lo deja clarísimo. Pero es su implementación lo que lo deja criticable.
Su sistema de turnos no es muy eficiente, su sistema sin turno tampoco. Rara vez consigues hacer que tus personajes hagan lo que realmente desea s. Y los saltos de dificultad son escabrosos. Y eso, sin olvidar que explorar, es tedioso por la cantidad absurda de encuentros aleatorios.

La falta de comunicación también llevo a una historia no canónica. El problema radica en que cambiaron completamente el origen de Brotherhood of Steel. Además de que los eventos finales, dejan a este episodio de la orden como una entidad mucho más poderosa y con un control férreo del área de Chicago, que aquellas que aparecerían en futuras entregas.

Hay algo interesante que rescatar de este juego. Es el primero en introducir ciertas mecánicas en juegos con la firma de Brian Fargo: tomar posturas en el combate y vehículos. Conceptos que volveríamos a verse en Wasteland 2 y Wasteland 3 respectivamente, ambos de Brian Fargo.

P.d. Y al parecer olvidé tomar capturas de pantalla de este juego.

Experiencias adquiridas con MODBUS

2022-02-28T13:28:00.001-06:00

Y llegamos a la última entrada relacionada al protocolo MDOBUS. El bisabuelo de los BMS.

Ya hemos hablado sobre lo genérico que es para representar información. De cómo se maneja básicamente en base a funciones enviadas desde un cliente a un servidor. Sobre que dichas funciones determinan las tablas a consultar del lado del servidor. Por ultimo, hemos platicado levemente sobre como su payload se exportó del protocolo serial a TCP/IP. Y ya con esto, solo nos toca cerrar el tema.

Si hay una palabra que describe el protocolo es la siguiente: ARCAICO. Este era un protocolo competente para la era que lo vio nacer, pero no te tomara mucho tiempo antes de enfrentarte a una o más de sus limitaciones. Pero entonces, ¿Por qué se usa tan extensivamente hoy en día? Bueno, algunas de las razones son:

El acceso a las especificaciones se puede considerar como libre.
Es relativamente trivial implementarlo pues existen múltiples librerías de código abierto.
El usuario/fabricante decide que contendrán los registros en sus tablas de direccionamiento.
No requieres soportar todas las funciones de golpe.
A varios les gusta hacer barridos enormes de sus tablas, para después de su lado digerir todas las variables. Así que es una sola operación (nada mal en redes TCP/IP)

La gran bronca que yo tengo con este protocolo se puede resumir en los siguientes puntos:

Es también relativamente fácil, crear alguna adaptación (e.g. dos clientes seriales a la vez) y atar a tus clientes a tu código modificado.
Si te toca trabajar con una adaptación como la anterior, estas ante una caja negra con muy poca información.
Sin las especificaciones del fabricante estás a ciegas con las estructuras de datos en sus productos. No sabes si son floats (o si son bichos raros de 8 -16 bits o estándares de 32 ó 64 bits), enteros, texto (ni hablar si ASCII o UTF-8 o algun encoding de 16 bits). E incluso, no sabes donde empiezan y donde acaban.
El fabricante puede variar su implementación entre modelos, o incluso versiones.
Tienes que pensar en palabras de 16-bits.
Es inseguro por diseño. Aunque, eso es para casi cualquier cosa hecha en esos ayeres.

MODBUS sirve como un protocolo educativo. Hoy en día parece mas una tesis para graduarte de la universidad. Pero, por lo mismo, carece de muchas facilidades de vida. Lo cual lo debería de hacer un protocolo BMS menos que ideal para nuevos proyectos.

Más entradas sobre MODBUS

Las siguientes son una serie de entradas, actuales y futuras, que abordaran un poco más este protocolo perteneciente a una era ya pasada:

Una leve introducción a MODBUS (actual entrada)
Analizando las funciones MODBUS
Profundizando en el modelo de direccionamiento de MODBUS.
MODBUS RTU, ASCII, TCP, y demás fregaderas
Experiencias adquiridas con MODBUS

MODBUS RTU, ASCII, TCP, y demás fregaderas

2022-02-24T15:27:00.006-06:00

Esta es la cuarta entrada de una serie enfocada sobre el protocolo MODBUS. Un bisabuelo de los BMS cuya simpleza y apertura lo volvieron un protocolo fácil de hallar en el mercado.

En las entradas pasadas hablamos de como realiza una comunicación Cliente/servidor por medio de simples funciones. Y que dichas funciones acceden a ciertas tablas representada modelos de datos en forma arbitraria. Pues bien, nos falta hablar sobre que protocolos hallamos MODBUS, que en pleno siglo XXI normalmente son sobre TCP/IP o su original y arcaica presentación en bus serial.

MODBUS fue creado para un bus serial, donde múltiples esclavos (servidores) escuchan a un maestro (cliente). Solo transmite uno a la vez. Por lo mismo la estructura del payload es bastante sencilla y a la vez pequeño (no mas de 256 bytes). Tal como se aprecia en la Figura 1 [1].

Ahora bien, de esta figura, lo mas importante es identificar el PDU (Protocol Data Unit) que es lo mínimo que se va a tener siempre. Pueden ir mas agregados que sumados al PDU conformarían el ADU (Application Data Unit). En el caso de los seriales, el ADU sería la dirección del esclavo/servidor + PDU + el CRC.

Claro esta, que para los seriales tenemos lo que se denomina RTU o ASCII. Pero la verdad, las mismas especificaciones consideran estos dos términos mas arcaicos que el mismo protocolo [3] así que no entrare en tato detalles. Basta decir que el ASCII infla el PDU con bytes extras para sincronización.

Ahora bien, para TCP/IP, el ADU está conformado por el PDU + el encabezado MBAP (MODBUS Application Protocol). No hay CRC porque todo este ADU es el payload de la capa de transporte, que es TCP, y por lo mismo ya hay un control de error garantizado.

El encabezado MBAP esta conformado por cuatro campos:

Transaction Identifier (2 bytes) : Un ID único que diferencia una solicitud de otra.
- Protocol Identifier (2 bytes): Básicamente, un campo que normalmente será 0 para representar MODBUS.
Longitud (2 bytes): El tamaño del PDU + Unit Identifier
Unit Identifier (1 byte): Utilizado para identificar un servidor en MDOBUS serial detrás de un MODBUS Gateway.

El campo “Unit Identifier” viene a sustituir el byte del ADU de MODBUS serial. Este valor es suma importancia cuando tenemos una red MODBUS RTU accesible mediante un MODBUS Gateway que corre sobre TCP/IP. En este escenario, el paquete IP para dirigido a dicho Gateway, pero es con el “Unit Identifier” como identificamos al verdadero servidor MODBUS RTU. Si, por el contrario, el objetivo es comunicarnos con el servidor MODBUS Gateway o con un nodo que solo opera en MODBUS TCP/IP este campo debería ser 0x00 o 0xFF.

Un nodo MODBUS TCP/IP podría tener su propias tablas y a la vez ser un Gateway hacia una red RTU. Esto depende enteramente del fabricante.

Conclusiones

Básicamente, MODBUS se adapta a protocolos modernos por medio de seguir utilizando su payload original de hasta 256 bytes, y nada más ir agregando encabezados especiales de acuerdo con el protocolo que lo va a llevar. Para el caso de TCP/IP es un encabezado posterior al de la capa de Transporte (O sea, TCP).

Más entradas sobre MODBUS

Las siguientes son una serie de entradas, actuales y futuras, que abordaran un poco más este protocolo perteneciente a una era ya pasada:

Una leve introducción a MODBUS (actual entrada)
Analizando las funciones MODBUS
Profundizando en el modelo de direccionamiento de MODBUS.
MODBUS RTU, ASCII, TCP, y demás fregaderas
Experiencias adquiridas con MODBUS

Referencias

[1] MODBUS protocol specifications, https://modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b3.pdf
[2] MODBUS TCP/IP; https://modbus.org/docs/Modbus_Messaging_Implementation_Guide_V1_0b.pdf
[3] MODBUS Over Serial Line FOR LEGACY APPLICATIONS ONLY; https://modbus.org/docs/PI_MBUS_300.pdf