Edge Box RPi 200 与 Node-RED 和 Modbus TCP
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简介
Modbus 是一种在工业环境中广泛使用的通信协议，以其简单性和稳健性而闻名。Modbus RTU（远程终端单元） 是一种基于 RS-232 或 RS-485 物理层的串行通信协议。它使用紧凑的二进制数据表示形式，使其能够在长距离和嘈杂环境中高效传输数据。而 Modbus TCP 则将协议扩展到以太网网络，通过 TCP/IP 数据包封装 Modbus 帧。这种方式允许更快的通信速度，并将 Modbus 集成到现代 IT 基础设施中。两种版本因其可靠性、易于实施以及能够促进各种设备和系统（如 PLC、传感器和 SCADA 系统）之间的通信而受到工业领域的青睐。
开始准备
在开始这个项目之前，您需要按照以下描述提前准备好硬件和软件。
硬件准备
| Edge Box RPi 200 |
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支持 Modbus 的设备
EdgeBox RPi 200 支持与各种设备进行 Modbus 通信，包括 PLC、VFD、HMI、能源计量器和 BMS 系统。在本案例中，将使用支持 Modbus TCP/IP 协议 的西门子 LOGO PLC。
软件准备
Edge Box-200 随设备预装了 Raspberry Pi OS。如果您是首次启动此设备，请阅读我们的 入门指南 Wiki。 我们还准备了 Node-RED 入门指南。建议您在继续阅读 Wiki 之前先查看此指南。
配置 Modbus TCP/IP 的以太网设置
由于您的 PLC/设备 IP 域与无线设置不同，您可能需要手动更改 IP 配置。具体步骤如下：
- 步骤 01：运行以下命令：
sudo nano /etc/dhcpcd.conf
- 步骤 02：然后根据您的 PLC/设备网络域配置以太网端口设置，并使用 metric 命令设置优先级。数值越低的 metric 优先级越高。
安装 Modbus 节点
要安装 Modbus 节点，请按照以下步骤操作：
步骤 1. 点击右上角的 三条横线 图标所示的 设置按钮，然后选择 管理调色板（Manage palette）。
步骤 2. 在调色板选项卡中，导航到 安装（Install）选项卡。
步骤 3. 使用节点搜索栏查找所需的 Modbus 节点。
步骤 4. 点击节点旁边的 安装（Install） 按钮。
步骤 5. 如果出现提示，从下拉警告窗口中点击 安装（Install） 按钮以确认安装。
步骤 6. 等待安装过程完成。安装完成后，安装（Install） 按钮应变为 已安装（Installed）。
确定 Modbus 地址
确定正确的 Modbus 地址是一个关键步骤。建议查阅 PLC 或设备制造商的技术手册，以获取有关 Modbus 地址的详细信息，包括输入、输出和保持寄存器。
根据这些信息，您可以在标签配置中调整 Modbus 地址。例如，如果技术手册将输出线圈 Q1 列为 8193，则应在 Node-RED 中将地址配置为 8192（从原始地址减去 1）。同样，如果网络输入列为 1 且为线圈类型，则地址应在 Node-RED 中设置为 0。
配置 Modbus-Write 节点
步骤 1. 拖放 Modbus-Write 节点到工作区，然后双击节点以打开其设置。
步骤 2. 在 服务器（Server） 选项卡中，编辑以添加您的设备，输入以下详细信息：
- 名称（Name）：服务器名称
- 类型（Type）：TCP
- 主机（Host）：Modbus 服务器的 IP 地址
- 端口（Port）：Modbus 服务器的端口地址（通常为 502）
- 单元 ID（Unit-Id）：255（单元 ID 用于标识 Modbus 网络中的各个设备，特别是在多个设备共享同一通信线路时）
步骤 3. 为您的节点命名一个合适的名称，例如 "Network IP 1"。在本示例中，您正在控制 PLC 程序中的一个网络输入。
步骤 4. 将 功能码选项（FC option） 设置为 FC 5: 强制单线圈（Force Single Coil）。
步骤 5. 将 地址设置为 0（因为我们正在设置输入 0）。
步骤 6. 使用注入节点（inject node），我们可以注入布尔值。在这里，我们将使用几个注入节点来实现此目的。
整体步骤可以如下演示：
配置 Modbus-Read 节点
步骤 1. 拖放 Modbus-Read 节点到流程中。你可以在调色板的 Modbus 标签中找到该节点。
步骤 2. 双击 Modbus-Read 节点以打开其设置。
步骤 3. 配置以下设置：
- 名称: 给它一个合适的名称，例如 "ReadOutputs"。
- FC 值: 将 FC 值更改为 FC 5: 读取线圈状态。
- 地址: 将地址设置为 8192（根据制造商的数据表）。
- 数量: 将数量设置为 4。在此情况下，有 4 个数字输出。
- 轮询速率: 根据你的应用需求更改轮询速率。
- 服务器: 将服务器设置为 "MyPLC"（在前面的示例中已配置）。
配置 Modbus-Response 节点
Modbus-Response 节点 用于显示 Modbus 读/写节点的响应。
步骤 1. 拖放 Modbus-Response 节点到流程中。
步骤 2. 连接到 Modbus Read 节点。响应将在 Modbus-Response 节点下显示一个数字数组。这些数字表示每个数字输出的计数。
步骤 3. 拖放调试节点 以便于检查。然后连接到 Modbus Read 节点。
通过遵循这些步骤，你可以有效地读取并显示来自 Modbus TCP 设备的寄存器/线圈的值。
整体步骤可以如下图所示。
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