Modbus Example

• 概述
• 先决条件
• 环境准备
  • 配置Modbus PLC
  • 配置开发环境
• 开始测试

概述

Modbus是master/slave架构的串行通信协议，允许多个设备连接在同一个网络上进行通信。Modbus已经成为工业领域通信协议事实上的业界标准，并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：

1. 公开发表并且无著作权要求
2. 易于部署和维护
3. 对供应商来说，修改移动本地的比特或字节没有很多限制

映翰通提供modbus示例以便于客户基于InGateway二次开发实现modbus数据采集。该示例主要基于modbus_tk实现了InGateway作为Modbus master通过Modbus TCP和Modbus RTU协议读写Modbus slave的01、02、03和04功能码的Modbus变量，支持的变量类型包括bit、word、string等数据类型。modbus_tk的详细使用方法请访问modbus_tk。 注意：请勿同时使用device_supervisor和demo示例，否则可能导致代码运行异常。

先决条件

在进行开发和测试前，你需要具备以下条件：

• InGateway
  • 固件版本：2.0.0.r12513及以上（请联系客服获取）
  • SDK版本：1.3.5及以上（请联系客服获取）
• VS Code软件
• Modbus PLC（本文档使用施耐德的TM241 PLC）及其编程软件（TM241的编程软件为SoMachine）

环境准备

• 配置Modbus PLC
• 配置开发环境

配置Modbus PLC

如果你已经配置了相应的Modbus slave，可以跳过这一小节。以下将说明如何配置TM241作为Modbus slave以便于后续测试验证。

• 步骤1：建立InGateway与TM241连接

  • Modbus TCP：使用以太网线连接TM241与InGateway设置TM241与InGateway处于同一网段（IG501的FE 0/1口的默认ip地址为192.168.1.1；IG902的GE 0/2口的默认ip地址为192.168.2.1），本文档配置TM241的IP地址为10.5.16.155。

  • Modbus RTU：使用串口线连接TM241与InGatewayIG902串口端子接线说明如下图：

    

    IG501串口端子接线说明如下图：

    

    TM241串口端子接线说明请通过PLC说明文档获取。

• 步骤2：配置TM241

  打开SoMachine软件，并点击“新建项目 > 空项目”以创建一个新的项目。

  

  随后双击“编程一个或多个控制器”，进入项目视图。

  

  选择相应的PLC并添加至“设备树”中。如下图所示：

  

  在“应用程序树”的“GVL”中添加如下变量：（%QX0.0对应modbus地址为1；%MW0对应modbus地址为40001；%MW2对应modbus地址为40003）

  

  右击“Application”，选择“添加对象 > POU”。添加一个“POU”对象，并在“POU”中配置简单的赋值规则。

  

  右击“MAST”，选择“添加对象 > 程序调用”。添加上一步中创建的“POU”对象并点击“添加”。

  

  • Modbus TCP使用PLC进行Modbus TCP通讯时，在“设备树”的”Ethernet_1”中设置PLC的IP地址（本demo中为10.5.16.155）。

    

  • Modbus RTU使用PLC进行Modbus RTU通讯时，选择“设备树”中相应的串口并设置串口通讯参数（本demo为Serial_Line_2，使用RS485串口通讯）。串口通讯参数需与modbus_example.py中的modbus参数一致，见修改Modbus slave参数。

    

  配置完毕后双击PLC，在控制器页面中选中需要更新程序的PLC并点击“登录”以下载程序。

  

  下载成功后点击“开始”使PLC开始运行。

  

配置开发环境

• InGateway配置
• 建立项目文件夹

• InGateway配置设备联网、软件更新、IDE软件获取等基础的配置操作请查看MobiusPi Python Development Quick Start。以下操作我们将假设你已经完成了InGateway的软件更新、设备联网、开启调试模式等配置。

• 建立项目文件夹建立一个名为“modbus”文件夹作为项目文件夹，最终项目文件夹的结构如下：

  ├── .vscode
  │  └── sftp.json
  ├── build
  ├── lib
  ├── src
  │  │── main.py
  │  └── modbus_example.py
  └── setup.py
  

  • .vscode：VS Code配置文件夹
    • sftp.json：与InGateway建立SFTP连接所需的SFTP配置文件。
  • build：App发布包文件夹。
  • lib：App第三方依赖库文件夹。
  • src：App源码文件夹
    • main.py：App入口。
    • modbus_example.py：主要基于modbus_tk实现了InGateway作为Modbus master通过Modbus TCP和Modbus RTU协议读写Modbus slave的01、02、03和04功能码的Modbus变量。
  • setup.py：App说明文件。

开始测试

• 安装modbus_tk
• 修改Modbus slave参数
• 调试代码
• 核对数据读写

• 步骤1：安装modbus_tk建立与InGateway的SFTP连接，操作步骤见建立SFTP连接。SFTP连接建立成功后在终端执行pip install modbus_tk --user安装modbus_tk依赖库。

  

  安装成功后如下图所示：

  

• 步骤2：修改Modbus slave参数本demo的默认配置为使用Modbus TCP协议采集IP地址为10.5.16.155，端口号为502，从站地址为1，字节序为cdab，超时时间15秒的Modbus slave中的以下变量数据：

  1. 读取寄存器地址为1的bit类型的modbus数据，数据名称为power
  2. 读取寄存器地址为40001的bit类型的modbus数据的第三位，数据名称为model
  3. 读取寄存器地址为40001的word类型的modbus数据并写入数值20，数据名称为speed
  4. 读取寄存器地址为40003的int类型的modbus数据并写入数值1234，数据名称为pressure

  如果你的PLC上中配置了以上modbus地址变量，则可以直接使用demo代码。否则请在modbus_example.py中根据你的实际情况调整以下配置：

  

  • mbProto（Modbus TCP）
    • reconnect_interval：超时时间
    • hostname：Modbus模拟器或PLC的ip地址
    • type：通讯类型，以太网通讯时为TCP
    • port：通讯端口号
    • slave：站地址
    • byte_order：字节序，包括abcd、badc、cdab、dcba四种
  • mbProto（Modbus RTU）
    • type：通讯类型，串口通讯时为RTU
    • serialPort：串口号，使用RS485串口时为/dev/tty03；使用RS232串口时为/dev/ttyO1
    • baudrate：波特率
    • bytesize：数据位
    • parity：校验位，无校验为N 、偶校验为E、奇校验为O
    • stopbits：停止位
    • slave：站地址
    • byte_order：字节序，包括abcd、badc、cdab、dcba四种
  • mbVal
    • addr：modbus寄存器地址
    • operation：可读可写rw、只读ro、只写wo
    • len：读写的数据长度,仅对string数据类型有效
    • name：数据名称
    • data_type：数据类型
    • register_bit：03和04功能码数据的数据类型为bit或bool时，通过此项参数设置读取寄存器地址的哪一位。可配置0-15中的任意一位
    • write_value：当数据可写时，写入该modbus寄存器地址的数值

• 步骤3：调试代码如何使用VS Code调试代码请参考调试代码。main.py运行结果如下图所示：

  

• 步骤4：核对数据读写在SoMachine软件中登录相应PLC后，进入“应用程序树”的“GVL”页面，查看各变量数值，与代码读取到的数据一致。

  

至此，完成了在InGateway上实现modbus数据采集。