Arduino modbus h описание

ArduinoModbus

Use Modbus equipment with your Arduino.
Using TCP or RS485 shields, like the MKR 485 Shield. This library depends on the ArduinoRS485 library.

Compatibility

This library is compatible with all architectures so you should be able to use it on all the Arduino boards.

Releases

To use this library, open the Library Manager in the Arduino IDE and install it from there.

Usage

This library implements the Modbus protocol over two different types of transport: serial communication over RS485 with RTU (Remote Terminal Unit) or Ethernet and WiFi communication with TCP protocol. There are a few differences in the APIs depending on the transport, but the majority of the functions are the same for both. Modbus is also a client server protocol where Client = master and Server = slave in Modbus terminilogy; we suggest to read some papers about this protocol if you don’t have any former experience because it is based heavily on some formal conventions.

We have organized this reference so that you find the common functions of both transports together and only the transport related functions are given individually. As a rule of thumb, RTU communication is multipoint and therefore the ID of the unit involved in the communication needs to be specified. TCP is point to point using the IP address and therefore there is no need for an ID in the parameters.

The library is available in our Library Manager; it is compatible with our MKR RS485 Shield and with our network enabled products like the Ethernet shield, the MKR family of boards and the Arduino UNO WiFi Rev 2 just to name a few.

Источник

Arduino — Modbus

In this tutorial, we are going to learn:

What is Modbus?

Modbus is a protocol that uses to communicate between device and device, device and software/app, and devices to HMI. It is widely used in industrial areas to control/monitor devices.

In a simple word, Modbus is a language that a device uses to communicate with other devices, software/app, and HMI device.

This tutorial is about Arduino, so Arduino represents for the device . By using Modbus, we can make:

For example, Arduino #1 with 4 switches controls Arduino #2 with 4 light bulbs over a long distance.

Why needs Modbus?

To answer these questions, let’s consider a case: A switch connected to Arduino #1 controls an LED connected to Arduino #2 over a long distance.

The simplest alternative way of Modbus is to define a simple protocol by ourselves:

The above protocol is defined by ourselves, not a standard protocol. We need to define more if:

It is not easy to define all commands by ourselves. The problem becomes more complicated when we mix the above requirements. And we also cannot guarantee error-free

Another problem occurs when defining the protocol by ourselves. If we want our Arduino to work with other Arduino used a protocol defined by another person, It is impossible unless we co-work and share the self-defined protocol.

Those are the reasons why we need Modbus protocol. If we use the Modbus protocol:

If we use the Modbus protocol for Arduino, we can use many free software/app to control/monitor our Arduino.

When to use and NOT use Modbus

Modbus protocol is not easy for beginners to understand and implement it, even the Modbus library is available. Therefore, it is ok to use a simple self-defined protocol as described above if:

We should use Modbus when:

There are some other standard protocols and non-standard protocols that are alternatives for Modbus. They are out of the scope of this tutorial.

How Modbus protocol works

As described earlier, An Arduino can communicate with software/app, HMI device, or another Arduino via Modbus protocol. This tutorial takes communication between two Arduino as an example of Modbus communication. The others are the same.

Concepts

There are some concepts in Modbus:

Modbus protocol works in the Master — Slave model. Among two Arduino, one MUST work as a Master , and the other works as a Slave .

Master sends a request , and the Slave sends a response .

A request sent by Master basically contains the following information:

Once receiving a request , the Slave takes the corresponding action and send back a response which contains the result of action or the information that Master requested.

Function Code

The Function Code was defined by the Modbus standard. There are many Function Code . Let’s see some basic Function Code below:

«FC 01» means the value of the Function Code is 0x01.

There are more Function Code . In order to avoid overloading newbies, this tutorial only present some essential Function Code .

When using Arduino Modbus library, you need to:

The detailed instruction of using Modbus library will be presented in the next tutorial, like our Facebook page to get the new tutorial notification.

Arduino Master can read the state of its digital input pin, and then control the digital output’s state of Arduino Slave , and vice versa

Источник

Arduino & Modbus

В предыдущей статье мы соединили открытую платформу домашней автоматизации OpenHAB с контроллером Arduino использовав очень простой, текстовый протокол. Но это решение поставит нас в тупик, если мы захотим подключить наш контроллер к другой системе, что же делать?

Modbus — самый известный и распространенный стандарт в промышленной автоматизации, его поддерживают миллионы устройств по всему миру, эти устройства легко интегрируется в единую сеть и стыкуются с огромным количеством готового программного обеспечения. Попробуем использовать его в нашем проекте?

Что нам необходимо знать об этом стандарте?
Протокол Modbus использует последовательные линии связи (например, RS232, RS485), а протокол Modbus TCP рассчитан на передачу данных по сетям TCP/IP.
Протокол Modbus имеет два режима передачи RTU и ASCII, в режиме ASCII каждый байт передается как два ASCII символа его шестнадцатеричного представления.
В сети Modbus есть только один ведущий, который с заданным интервалом опрашивает несколько ведомых устройств, каждое из которых имеет свой уникальный адрес от 1 до 254, адрес 0 широковещательный и на него отвечают все устройства, так как ведущий в сети один у него нет своего адреса.
В спецификации Modbus определено два типа данных, один бит и 16 битное слово. Данные организованны в четыре таблицы с 16 битной адресацией ячеек, адресация в таблицах начинается с 0. Для доступа к данным из разных таблиц предназначены отдельные команды.

Discrete Inputs 1 бит только чтение
Coils 1 бит чтение и запись
Input Registers 16 бит только чтение
Holding Registers 16 бит чтение и запись

Как нам подключить Modbus устройство к OpenHAB? За это отвечает модуль Modbus Tcp Binding, этот модуль работает в режиме ведущего и обеспечивает подключение нескольких ведомых устройств через последовательный порт или TCP/IP сеть.
Для того чтобы связать с ним Arduino нам необходимо реализовать в контроллере ведомое Modbus устройство, воспользуемся для этого библиотекой Modbus-Master-Slave-for-Arduino.

Скачаем библиотеку и создадим скетч, скопировав следующий код в редактор программ. При желании можно просто скачать проект с необходимыми файлами из репозитория.

Рассмотрим на примере нашего скетча основные шаги необходимые для работы с этой библиотекой.

Все функции библиотеки реализованы в одном файле ModbusRtu.h.
Для взаимодействия с ней, в программе нужно создать объект, задав в его конструкторе Modbus адрес, номер последовательного порта, номер выхода, управляющего передачей (для RS485)

Затем определить массив регистров Modbus

После этого, при старте программы настроить последовательный порт ведомого

В основном цикле программы необходимо вызывать функцию обработки Modbus сообщений

И после этого можно обработать полученные данные и сохранить необходимые переменные в регистрах Modbus.

Стандарт предусматривает отдельную таблицу для каждого типа данных, но особенностью применённой библиотеки является то, что все регистры хранятся в одном массиве в виде перекрывающихся таблиц, поэтому структура регистров контроллера будет выглядеть следующим образом:

Для демонстрации работы с разными регистрами, в процессе работы программы данные из регистра с типом coil будут скопированы в регистр с типом discrete, а из регистров с типом holding в регистры с типом input. Кроме этого состояние кнопки будет сохранено в третий бит регистра au16data[0] (discrete), а значение третьего бита регистра au16data[1] (coil) выведено на светодиод.

Доработаем макет контроллера, который был собран для предыдущих экспериментов, переключим светодиод с 13 на 12 вывод. Обычно на плате самого Arduino уже есть светодиод, подключенный к 13 выводу, в нашей программе он станет индикатором статуса работы. Теперь подключим USB кабель к компьютеру, скомпилируем и загрузим программу в контроллер.

Пора приступать к испытаниям. Значительно облегчает работу на этом этапе эмулятор Modbus мастер-устройства, в сети есть несколько хороших, при этом бесплатных программ, вот некоторые из них:
www.focus-sw.com/fieldtalk/modpoll.html
qmodbus.sourceforge.net
www.mikont.com/products/EAT-Console.html

Среди них можно отметить утилиту EAT-Console которая позволяет не только управлять и опрашивать Modbus устройства, но и отображает данные в графическом виде, что очень удобно при отладке работы с различными датчиками, например датчиками влажности, давления и температуры. Перед началом работы с программой и её конфигуратором рекомендую ознакомиться с документацией.

Для установки эмулятора нужно скачать архив и распаковать его в папку C:\arduino\EATConsole, затем открыть страницу загрузки Eclipse, скачать Eclipse IDE for Java Developers и распаковать его в папку C:\arduino\eclipse, после этого скопировать файлы из папки C:\arduino\EATConsole\eclipse\plugins в папку C:\arduino\eclipse\plugins.

Для создания конфигурации необходимо запустить C:\arduino\eclipse\eclipse.exe, создать пустой проект, скопировать в него пустой файл C:\arduino\EATConsole\menu.ptmenu и добавить в редакторе пункты в соответствии со следующей таблицей. Если же вы скачали проект из репозитория, то в нём, в папке EATConsole уже есть подготовленный файл menu.ptmenu.

Type Address Bit Name Point Slave
Display Boolean 0 0 DT0 1
Display Boolean 0 1 DT1 1
Display Boolean 0 2 DT2 1
Display Boolean 0 3 BTN 1
Input Boolean 1 0 CL16 1
Input Boolean 1 1 CL17 1
Input Boolean 1 2 CL18 1
Input Boolean 1 3 LED 1
Display Integer 2 INPT3 0 1
Display Integer 3 INPT4 0 1
Display Integer 4 INPT5 0 1
Display Integer 5 HOLD6 0 1
Display Integer 6 HOLD7 0 1
Display Integer 7 HOLD8 0 1

Type — тип элемента меню EATConsole.
Address — адрес регистра данных.
Bit – номер бита в регистре.
Name – название элемента меню.
Point – количество десятичных знаков после точки.
Slave – Modbus адрес контроллера.

Теперь сохраним и скопируем файл menu.ptmenu в каталог C:\arduino\EATConsole, для этого можно щёлкнуть правой кнопкой мыши на файле прямо в Eclipse, выбрать в контекстном меню пункт “Copy”, а затем вставить в проводнике в папку C:\arduino\EATConsole.

После этого запустим C:\arduino\EATConsole\EATConsole.exe, настроим последовательное соединение, выбрав пункт меню Файл\Настройки, в диалоговом окне укажем номер порта, скорость 9600, 8 бит данных, 1 стоповый бит.

*Программа работает с портами с 1 по 8 и если USB переходник Arduino встал на порт с большим номером, придётся открыть диспетчер устройств Windows и изменить номер порта для него.

Когда все настройки будут введены, нажмите кнопку “Установить”, сразу после этого программа начнёт опрос устройства и если что-то пошло не так появится сообщение – НЕТ СВЯЗИ. Если же всё было сделано правильно и связь есть в чём можно убедиться по миганию индикатора статуса (светодиод на выводе 13), то пора приступить к испытаниям нашего контроллера.

Попробуем поменять значение в регистрах HLD0…HLD2 и СL0…СL2, при этом должно поменяться значение в соответствующем регистре IN0..IN2 и DT0..DT2, затем нажмём на кнопку макета, при этом должно поменяться значение в поле BTN, щёлкнем по полю LED, при этом должен загореться или потухнуть светодиод.

Что мы получили в результате нашей работы:

1 познакомились с азами протокола Modbus;
2 создали скетч, который превращает Arduino в Modbus slave устройство и позволяет читать и записывать несколько Modbus регистров с разными типами данных;
3 протестировали обмен с контроллером при помощи эмулятора функций Modbus master устройства, для которого создали конфигурацию соответствующую структуре регистров контроллера.

Выводы
Библиотека Modbus-Master-Slave-for-Arduino проста в использовании, позволяет создать ведомое Modbus устройство, которое корректно работает с программным эмулятором. Скомпилированный пример занимает немногим более 5кб памяти программ, так что в контроллере остаётся достаточно места для добавления необходимого функционала.

Стандарт Modbus открыт и популярен, но в нём есть ряд недостатков — в стандарте определено только два типа данных,
протокол требует постоянного обмена между ведущим и ведомыми устройствами, конфигурировать систему приходится вручную.

Имея некоторые недостатки, протокол вполне пригоден для использования в контроллере систем домашней автоматизации, особенно если необходима стыковка с различным программным обеспечением.

В следующий раз займёмся подключением контроллера к платформе OpenHAB.

Источник

Adblock
detector