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连接 N3uron 与支持 MQTT 和 Modbus 的设备

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本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议,欢迎通过页面下方的评论区,或在以下 Issue 页面中告诉我们:https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

简介

在工业自动化中,Modbus 是最常见的协议之一。而 MQTT 因其众多特性,已成为工业自动化中物联网的主流协议。其轻量化设计、高效性、可扩展性以及对异步消息的支持尤为显著。在 MQTT 中,设备仅在有可报告事件时进行通信,这与持续更新检查形成对比。这种事件驱动的方式,加上按需报告(仅在数据偏离常规或触发特定条件时发送数据),节省了带宽和资源,从而优化了关键物联网应用的数据传输。

强大的 reTerminal DM 和 N3uron Duo 的结合,通过提供强大的连接性和数据处理能力,实现了高效的工厂管理。本 Wiki 强调了 Modbus TCP 在工业环境中的重要性,并突出了 MQTT 设备的无缝集成如何进一步增强连接性。

前置条件

硬件

软件

我们强烈建议先学习 N3uron 入门指南。该指南提供了关于如何使用 N3uron Web 界面的重要见解,包括了解 Web UI 和 Web Vision 模块的概念、掌握标签的概念以及创建基本仪表板。如果您尚未了解这些基础知识,建议在继续之前先进行学习。您可以通过提供的链接访问该指南。

配置以太网设置

由于您的 PLC 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 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。

Modbus模块创建与配置

在N3uron的WebUI界面中创建模块实例

  • 步骤 01:在导航面板中选择 Config
  • 步骤 02:在资源管理器面板中选择 Modules
  • 步骤 03:点击模型菜单并选择 New Module
  • 步骤 04:实例可以命名为任意名称,但在本示例中,我们将使用 ModbusClient
  • 步骤 05:将模块类型属性设置为 ModbusClient。保持其他属性为默认值并点击 Save

通道创建与配置

  • 步骤 01:在创建的Modbus客户端和模型下,选择 New Channel。将通道名称设置为 Client
  • 步骤 02:现在,我们将使用Modbus TCP与PLC进行通信。请提供PLC的 IP地址端口地址
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如果您使用的是Modbus RTU,则需要考虑各种配置。为此,您需要提供诸如COM端口、波特率等详细信息。有关在N3uron上配置Modbus RTU和TCP协议的更多信息,请参考提供的指南

  • 步骤 03:添加设备:每个通道可以包含一个或多个设备。为设备设置一个 名称 并继续配置。在本例中,设备名称为 PLC
  • 步骤 04:您可以通过此界面调整一些设置。您可以通过此链接找到更多详细信息。然而,在本例中,我们将保持默认设置。

标签配置

  • 步骤 01:进入 WebUI,选择 Config,然后点击 Tag。在模型部分,点击菜单并选择 New Tag。将其命名为 Q1。通常,Q用于表示输出线圈。
  • 步骤 02:然后需要进行以下配置:
    - Source : Enabled/Yes
    - Module Type : ModbusClient
    - ModuleName: ModbusClient
    - Config: Device: Client/PLC
    - Modbus address: 008931
    - Data type: Boolean
    并点击 Save
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建议参考PLC或设备制造商的技术手册以了解Modbus地址。在手册中,您可以找到有关输入、输出和保持地址的详细信息。根据这些规格,应在标签配置中的Modbus地址行进行调整。例如,如果制造商将输出线圈Q1标记为8193,则地址应配置为008193。同样,如果网络输入标记为1且为线圈类型,则地址应设置为000001。

  • 步骤 03:实时模拟

连接到系统后,您可以查看输出线圈和输入线圈的实时状态。

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通过N3uron界面与PLC交互需要适当的访问权限,包括读写能力。

在 N3uron 的 WebUI 界面中创建一个 MQTT 模块实例

  • 步骤 01:在导航面板中,选择 Config
  • 步骤 02:在资源管理器面板中,选择 Modules
  • 步骤 03:点击 Model 菜单并选择 New Module
  • 步骤 04:实例可以被赋予任何名称,但在本例中,我们将使用 MQTT
  • 步骤 05:将模块类型属性设置为 MqttClient。其余属性保持默认值,然后点击 Save

配置 N3uron 的 MQTT 模块

  • 步骤 01:在资源管理器面板中,选择刚刚创建的 MQTT 实例。

  • 步骤 02:点击 Model 菜单按钮并选择 New Connection。

  • 步骤 03:为新连接命名。在本例中,它被命名为 MqttClient

    - 目标代理:Custom 
    - 认证模式:Password
    - 用户名:您的代理用户名
    - 密码:您的代理密码
    - 协议:MQTT
    - 代理 URL:代理 IP

    保存 配置

使用 N3uron 的 MQTT 模块订阅一个主题

  • 步骤 01:在 Model 面板中,右键点击 AWS Connection,选择 New Subscriber,并为其命名。在本例中,我们将其命名为 Subscriber。
  • 步骤 02:点击它,并在 Topic 字段中添加一个名称。在本例中,我们使用 device/data。
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为了测试和实践操作,我们为您提供了一个 Arduino 代码,可以在 XIAO 上运行。此外,您需要在上传代码之前输入您自己的凭据。

  • 步骤 03:使用以下值设置以下属性,其余属性保持默认值:

    - Qos:Qos 0
    - 编码:UTF8
    - 压缩:None
    - 序列化:JSON
    - 数据解析器/类型:MqttClient JSON

    然后点击 Save

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在这里,我们使用了一个为 MQTTClient JSON 格式配置的数据解析器。XIAO 设备以此格式向代理发布数据。如果您的设备未以此特定格式发布数据,您需要识别其使用的格式并创建一个自定义 JavaScript 代码片段以相应地处理设备。有关进一步指导,请参考提供的 指南

创建一个 Tag

  • 步骤 01:在资源管理器面板中,选择 Tags
  • 步骤 02:在 Model 菜单中,右键点击文件夹图标,选择 New Tag,并为其命名。在本例中,我们将其命名为 test
  • 步骤 03:在配置面板中,使用以下值设置以下属性,其余属性保持默认值:

    - 类型:Number
    - 来源/启用:Yes
    - 模块类型:MqttClient
    - 模块名称:MQTT
    - 配置/订阅者:MqttClient/Subscriber

    点击 Save

  • 步骤 04:实时模拟
    连接到系统后,您可以查看来自 MQTT 代理的输出的实时状态。

奖励:使用 AWS 发布工厂状态

note

我们提供了逐步的操作指南,教您如何将 AWS 云连接到您的 reTerminal DM 设备。如果您是第一次访问此 Wiki,请参考该链接。

  • 第一步:在 Explorer 面板中,选择您刚刚创建的 MQTT 实例。
  • 第二步:点击 Model 菜单按钮并选择 New Connection
  • 第三步:为新连接命名。在本例中,它被命名为 MqttPublisher
  • 第四步:配置连接属性:

    • A: 从 Destination Broker 下拉菜单中选择 Amazon Web ServicesAuthentication mode 将设置为 Certificate。此外,Client Id 在本例中为 N3uron
    • B: 加载您在 AWS IoT 控制台中创建 Thing 时下载并保存的 Certificate、Private key 和 CA certificate
    • C: 在 AWS IoT 控制台的左侧菜单中,进入 Settings 并复制您的 Device Data Endpoint。返回 N3uron 并将其粘贴到 Broker URL 字段中。
    • D: 保留其他属性为默认值,然后点击 Save
  • 第五步:在 Model 面板中,右键点击您刚刚配置的 MqttPublisher 连接,选择 New Publisher,并为其命名。在本例中,我们将其命名为 AWS
  • 第六步:点击它并在 Topic 字段中添加一个名称。在本例中,我们使用了 N3uron

  • 第七步:点击 Tag Filter 按钮,选择 New Tag Filter,并更改默认名称。在本例中,我们使用了 TagFilter。保留 Mode、Path 和 Regex pattern 为默认值。通过此配置,N3uron 中配置的每个标签都会发布到我们的 AWS Broker。

  • 第八步:进入 AWS IoT 控制台,在左侧菜单中选择 MQTT test client。点击 Subscribe to a topic 标签,在 Topic filter 中输入 N3uron 以订阅所有内容,然后点击 Subscribe

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