Edge Box RPi 200とNode-REDおよびModbus TCP
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はじめに
Modbusは、産業環境で広く使用されている通信プロトコルで、そのシンプルさと堅牢性で知られています。Modbus RTU (Remote Terminal Unit)は、RS-232またはRS-485物理層上で動作するシリアル通信プロトコルです。このプロトコルはデータをコンパクトでバイナリ形式で表現し、長距離やノイズの多い環境での伝送に効率的です。一方、Modbus TCPは、このプロトコルをイーサネットネットワークに拡張し、ModbusフレームをTCP/IPパケット内にカプセル化します。これにより、通信速度が向上し、Modbusを現代のITインフラストラクチャと統合することが可能になります。どちらのバージョンも、その信頼性、実装の容易さ、およびPLC、センサー、SCADAシステムなどの多種多様なデバイスやシステム間の通信を促進する能力から、産業環境で好まれています。
始める前に
このプロジェクトを開始する前に、以下に記載されているように、ハードウェアとソフトウェアを事前に準備する必要があります。
ハードウェアの準備
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Modbus対応デバイス
EdgeBox RPi 200は、PLC、VFD、HMI、エネルギーメーター、BMSシステムなど、さまざまなデバイスとのModbus通信をサポートしています。このケースでは、Modbus TCP/IPプロトコルをサポートするSiemens LOGO PLCを使用します。
ソフトウェアの準備
Edge Box-200は、Raspberry Pi OSがプリインストールされた状態で提供されます。このデバイスを初めて起動する場合は、Getting Started Wikiを参照してください。 また、Node-REDの入門ガイドも用意されています。このWikiを進める前に、このガイドを確認することをお勧めします。
Modbus TCP/IPのためのイーサネット設定の構成
PLC/デバイスのIPドメインが無線設定と異なる場合、IP構成を手動で変更する必要があります。そのためには、以下の手順を実行してください。
- ステップ01: 次のコマンドを実行します。
sudo nano /etc/dhcpcd.conf
- ステップ02: 次に、PLC/デバイスのネットワークドメインに従ってイーサネットポート設定を構成し、metricコマンドを使用して優先順位を設定します。最も低いメトリック値が最も高い優先順位を持ちます。
Modbusノードのインストール
Modbusノードをインストールするには、以下の手順に従ってください：
ステップ1. 右上隅にある三本線アイコンで示される設定ボタンをクリックし、パレットの管理を選択します。
ステップ2. パレットタブで、インストールタブに移動します。
ステップ3. ノード検索バーを使用して、目的のModbusノードを検索します。
ステップ4. ノードの横にあるインストールボタンをクリックします。
ステップ5. プロンプトが表示された場合は、警告ウィンドウのドロップダウンからインストールボタンをクリックしてインストールを確認します。
ステップ6. インストールプロセスが完了するのを待ちます。完了すると、インストールボタンがインストール済みに変わります。
Modbusアドレスの特定
正しいModbusアドレスを特定することは重要なステップです。Modbusアドレス（入力、出力、保持レジスタを含む）に関する詳細情報については、PLCまたはデバイスメーカーのデータシートを参照することをお勧めします。
この情報に基づいて、タグ設定でModbusアドレスを調整できます。例えば、データシートで出力コイルQ1が8193と記載されている場合、Node-REDではアドレスを8192に設定する必要があります（元のアドレスから1減算）。同様に、ネットワーク入力が1と記載されており、それがコイルタイプの場合、Node-REDではアドレスを0に設定する必要があります。
Modbus-Writeノードの設定
ステップ1. Modbus-Writeノードをドラッグ＆ドロップしてワークスペースに配置し、ノードをダブルクリックして設定を開きます。
ステップ2. サーバータブで、以下の詳細を入力してデバイスを追加します：
- 名前: サーバー名
- タイプ: TCP
- ホスト: ModbusサーバーのIPアドレス
- ポート: Modbusサーバーのポートアドレス（通常は502）
- ユニットID: 255（ユニットIDは、Modbusネットワーク内で複数のデバイスが同じ通信ラインを共有する場合に個々のデバイスを識別するために使用されます）
ステップ3. ノードに適切な名前を付けます。例えば、「Network IP 1」とします。このデモでは、PLCプログラム内のネットワーク入力を制御します。
ステップ4. FCオプションをFC 5: Force Single Coilに設定します。
ステップ5. アドレスを0に設定します（入力0をアドレス指定しています）。
ステップ6. Injectノードを使用してブール値を注入できます。この目的のためにいくつかのInjectノードを使用します。
全体の手順は以下のように示されます。
Modbus-Read ノードの設定
ステップ 1. ドラッグ＆ドロップで Modbus-Read ノードをフローに追加します。このノードはパレットの Modbus タブにあります。
ステップ 2. Modbus-Read ノードをダブルクリックして設定画面を開きます。
ステップ 3. 以下の設定を構成します:
- 名前: 適切な名前を付けます。例: "ReadOutputs"。
- FC 値: FC 値を FC 5: Read Coil Status に変更します。
- アドレス: メーカーのデータシートに基づき、アドレスを 8192 に設定します。
- 数量: 数量を 4 に設定します。この場合、4 つのデジタル出力があります。
- ポールレート: アプリケーションのニーズに適したポールレートに変更します。
- サーバー: サーバーを "MyPLC" に設定します（前の例で設定済み）。
Modbus-Response ノードの設定
Modbus-Response ノードは、Modbus Read/Write ノードの応答を表示するために使用されます。
ステップ 1. ドラッグ＆ドロップで Modbus-Response ノードをフローに追加します。
ステップ 2. Modbus Read ノードと接続します。応答は Modbus-Response ノードの下に数値の配列として表示されます。これらの数値は各デジタル出力のカウントを表します。
ステップ 3. デバッグノードをドラッグ＆ドロップして検査目的で使用します。その後、Modbus Read ノードと接続します。
これらの手順を実行することで、Modbus TCP デバイスからレジスタやコイルの値を効果的に読み取り、表示することができます。
全体の手順は以下のように示されます。
技術サポートと製品に関するディスカッション
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