Diseño e implementación de un sistema genérico de control en red basado en el protocolo modbus rtu
Cargando...
Fecha
Fecha
2025-12-12
Autores
Director
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Compartir
Citar documento
Sarmiento Pinto, Helman Enrique (2025). Diseño e implementación de un sistema genérico de control en red basado en el protocolo modbus rtu. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. https://hdl.handle.net/11349/100729
Gestores bibliográficos
Altmetric
El indicador aparece cuando Altmetric registra menciones para este documento.
Documentos PDF
Resumen
The development and implementation of a low-cost generic networked control platform based on Arduino microcontrollers and Modbus RTU communication over RS-485 is presented, oriented toward both academic applications and small-scale industrial scenarios. The system integrates one master node and multiple slave nodes, each featuring dedicated hardware for analog and digital data acquisition, signal conditioning, and power stages, enabling the implementation of distributed control strategies over different plants. The methodology includes schematic and PCB design of the master and slave modules, implementation of communication and control firmware using Modbus libraries, and the development of PC- and MATLAB-based supervision and analysis tools to evaluate the network’s temporal performance and recommend appropriate sampling times. The platform is experimentally validated through an ON–OFF temperature control application involving four laboratory electric ovens interconnected via an RS-485 bus, analyzing communication stability, dynamic response, and behavior under disturbances. The results show that the network maintains stable Modbus RTU communication and allows temperature regulation of the ovens within acceptable bands, confirming the technical feasibility of the proposed solution for applications with moderate temporal requirements. Cost analysis indicates that the master and slave modules remain within the range of a low-cost academic solution, while the modular and scalable architecture facilitates the integration of new nodes and adaptation to other plants, positioning the platform as a didactic tool and a basis for future developments in networked control.
Descripción
Se presenta el desarrollo e implementación de una plataforma genérica de control en red de bajo costo basada en microcontroladores Arduino y comunicación Modbus RTU sobre RS‑485, orientada tanto a aplicaciones académicas como a escenarios industriales de pequeña escala. El sistema integra un nodo maestro y múltiples nodos esclavos, cada uno con hardware dedicado para adquisición de variables analógicas y digitales, acondicionamiento de señal y etapas de potencia, permitiendo implementar estrategias de control distribuido sobre diferentes plantas. La metodología comprende el diseño esquemático y de PCB de los módulos maestro y esclavo, la implementación del firmware de comunicación y control usando librerías Modbus, y el desarrollo de herramientas de supervisión y análisis basadas en PC y Matlab para evaluar el desempeño temporal de la red y recomendar tiempos de muestreo adecuados. La plataforma se valida experimentalmente en una aplicación de control ON‑OFF de temperatura sobre cuatro hornos eléctricos de laboratorio interconectados en bus RS‑485, analizando estabilidad de la comunicación, respuesta dinámica y comportamiento bajo perturbaciones. Los resultados muestran que la red mantiene una comunicación Modbus RTU estable y permite regular la temperatura de los hornos dentro de bandas aceptables, confirmando la viabilidad técnica de la solución para aplicaciones con exigencias temporales moderadas. El análisis de costos evidencia que los módulos maestro y esclavo se mantienen dentro del rango de una solución académica de bajo costo, mientras que la arquitectura modular y escalable facilita la incorporación de nuevos nodos y la adaptación a otras plantas, posicionando la plataforma como herramienta didáctica y base para desarrollos futuros en control en red.
