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Modbus FAQ per ingegneri industriali

Che cos’è Modbus?

Modbus è un protocollo di comunicazione ampiamente utilizzato nell'automazione industriale. Consente a dispositivi diversi, come PLC, sensori, azionamenti e utensili di precisione come il K-DUCER di Kolver, di scambiarsi dati tramite connessioni seriali o Ethernet.

Per gli ingegneri dell’automazione, Modbus è quasi plug-and-play: la maggior parte dei PLC e PC industriali/MES compatibili con Ethernet lo supporta già.

Caratteristiche principali di Modbus

  • Architettura Client/Server (Master/Slave)
  • Leggero e facile da implementare
  • Supporta diversi layer fisici: Seriale (Modbus RTU) e Ethernet (Modbus TCP)
  • Standard aperto senza costi di licenza



Perché Modbus è importante nel mondo manifatturiero e nel serraggio di precisione?

Modbus è importante nella manifattura perché offre un modo semplice, affidabile e largamente adottato per far comunicare le macchine, ed è anche un abilitatore fondamentale dell’Industria 4.0 (anche se non è il protocollo più moderno o avanzato). È una sorta di “lingua franca” universale nell’automazione, che si tratti di un PLC di 20 anni fa o di un nuovo avvitatore elettrico intelligente come il K-DUCER di Kolver. La sua facilità d’uso e di diagnostica lo ha reso rilevante per quasi 50 anni.

Per le aziende che stanno modernizzando i propri impianti, Modbus è spesso il punto di partenza più semplice per creare linee produttive connesse.




Come funziona Modbus?

Un client Modbus (es. PLC, SCADA o MES) invia richieste a un server Modbus (es. un controller K-DUCER) per:

  • Leggere registri (es. coppia, angoli, grafici)
  • Scrivere registri (es. cambiare parametri o selezionare programmi)

Il server risponde con i dati richiesti o con un messaggio di conferma.




Quali prodotti Kolver supportano Modbus?

Tutti gli utensili premium di Kolver offrono Modbus TCP di serie, senza bisogno di licenza:

  • Serie K-DUCER (KDU-1A)
  • K-DUCER MicroTorque (KDU-NT)
  • K-TESTER misuratori di coppia



Come configurare Modbus TCP sul K-DUCER?


Passaggio 1: Configura il K-DUCER

  • Vai su: Impostazioni Generali → Pagina 4 sul touchscreen del KDU
  • Seleziona il protocollo: Modbus TCP o una combinazione (es. OP + MB)
  • Imposta l’indirizzo IP (es. 192.168.1.100)
  • Imposta la subnet mask (es. 255.255.255.0)
  • Assicurati che non ci siano conflitti con altri dispositivi

Passaggio 2: Collegamento da PLC o PC

  • Usa una libreria client Modbus TCP o un blocco funzione Modbus del PLC
  • Apri una connessione TCP sulla porta 502 all’indirizzo IP del KDU

Passaggio 3: Invia i comandi

Specifica in ogni comando:

  • Codice funzione (es. 0x03)
  • Indirizzo del registro (dal Modbus map di Kolver)
  • Valore da scrivere o variabile per la risposta



Cos’è una Modbus Map?

Una Modbus map definisce come sono organizzati i dati in un dispositivo Modbus. È essenzialmente una tabella che dice al client dove trovare le informazioni specifiche e in che formato.

Una Modbus map definisce:

  • Cosa rappresentano i dati: coppia, stati, numero programma, ecc.
  • Dove sono: indirizzo del registro (es. 40001)
  • Come sono formattati: tipo di dato (intero, float, booleano) e ordine byte/word (endianness)

La Modbus map di Kolver è disponibile sulla pagina prodotto del K-DUCER. Il download include esempi per l’integrazione della comunicazione Modbus TCP con PLC o PC.

Nota: il KDU-1A e il KDU-NT hanno mappe Modbus leggermente diverse. Usa sempre quella corretta per il tuo controller di coppia.




Esempio di comando Modbus in Python

pythonCopyEditfrom pymodbus.client.sync import ModbusTcpClient

client = ModbusTcpClient('192.168.1.100', port=502)
client.connect()
result = client.read_holding_registers(address=0, count=2, unit=1)
print("Torque Value:", result.registers)
client.close()

Questo esempio legge il dato di coppia dal registro 40001 su un controller K-DUCER.




Quali sono i codici funzione Modbus più comuni?

0x03         Legge Holding Registers        Usato per la maggior parte delle letture Modbus TCP 

0x04         Legge Input Registers           Dati in sola lettura 

0x06         Scrive un solo registro           Aggiorna un’impostazione o valore 

0x10         Scrive più registri                 Aggiornamento massivo di parametri





Qual è la differenza tra Modbus TCP e Open Protocol?

Modbus e Open Protocol sono due protocolli di comunicazione diversi usati nell’automazione industriale. Entrambi sono supportati dalle linee K-DUCER e K-TESTER di Kolver.

Open Protocol è stato progettato appositamente per la tracciabilità del serraggio e il controllo di processo di avvitatori intelligenti e utensili a coppia.

Il vantaggio principale di Open Protocol per il serraggio è che fornisce un modo strutturato e standardizzato per comunicare con gli utensili smart, permettendo l'integrazione nativa con sistemi MES e SCADA. A differenza di protocolli generici come Modbus, Open Protocol è pensato per il serraggio: supporta comandi come selezione job, input VIN e report dettagliati (coppia, angolo, OK/NOK, timestamp, coppia di avvio, coppia di serraggio, ecc.). Se il tuo MES o SCADA supporta già Open Protocol (anche noto come Torque Tool Open Protocol), allora funzionerà con il controller K-DUCER con minima configurazione. Se invece il tuo sistema non lo supporta, sarà più veloce integrare il K-DUCER usando Modbus TCP.


Modbus TCP vs Open Protocol: Differenze chiave

Ambito
Modbus TCP:  Comunicazione industriale generica
Open Protocol:  Protocollo specifico per utensili di avvitatura

Facilità di configurazione
Modbus TCP:  Molto semplice con qualsiasi PLC
Open Protocol:  Richiede client Open Protocol

Funzionalità                                   
Modbus TCP:  Lettura coppia/angolo, selezione programmi
Open Protocol:  Controllo completo, dati e tracciabilità completi (coppia, angolo, grafi, ecc.)

Integrazione MES
Modbus TCP:  Manuale tramite Modbus map
Open Protocol:  Configurazione nativa


In breve: se il tuo MES o SCADA supporta Open Protocol, usalo.
Altrimenti, Modbus TCP è più rapido e facile da integrare per sistemi legacy o custom.



Perché ricevo un errore “Modbus Server Busy”?

Succede di solito se:

  • Il motore dell’avvitatore è in funzione mentre invii un comando di scrittura
  • Un utente sta interagendo con i menu touchscreen del KDU

Prova ad accodare i comandi di scrittura dopo la fine del ciclo di serraggio.



Posso modificare i programmi K-DUCER tramite Modbus?

Sì, ma è preferibile pre-configurare i programmi tramite:

  • Il touchscreen del KDU
  • Software K-EXPAND (gratuito)
  • Oppure un backup/ripristino da USB

Usa principalmente Modbus TCP per:

  • Selezione programma
  • Controllo in tempo reale
  • Acquisizione dati coppia/angolo

Questo mantiene la logica del PLC più semplice e robusta.



Sono disponibili grafici di coppia e angolo tramite Modbus?

Sì. Puoi ottenere curve di coppia e angolo in tempo reale e visualizzarle su PLC, MES o PC.




Perché Modbus è ancora importante dopo oltre 50 anni?

Modbus continua a essere popolare perché è:

  • Semplice e robusto
  • Neutrale rispetto al fornitore e supportato dalla maggior parte di PLC e HMI
  • Punto di ingresso comune per l’adozione di Industria 4.0
  • Ideale per l’integrazione legacy-modern (collega PLC vecchi di 20 anni a cacciaviti smart)

Nel serraggio di precisione, Modbus consente:

  • Monitoraggio in tempo reale di coppia e angolo
  • Trazabilità per il controllo qualità
  • Controllo programmato delle operazioni di serraggio



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