reComputer R1000とNode RedおよびModbus TCP

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。データのコンパクトなバイナリ表現を使用するため、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、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、より高速な通信速度とModbusの現代的なITインフラストラクチャとの統合が可能になります。両バージョンとも、信頼性、実装の容易さ、PLC、センサー、SCADAシステムなどの幅広いデバイスとシステム間の通信を促進する能力により、産業環境で好まれています。

はじめに

このプロジェクトを開始する前に、ここで説明す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

reComputer R1000
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Modbus 対応デバイス

reComputer R1000は、PLC、VFD、HMI、エネルギーメーター、BMSシステムを含む様々なデバイスとの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

reComputer R1000は、Raspberry Pi OSがプリインストールされた状態でお手元に届きます。このデバイスを初回起動する場合は、Getting StartedWikiをお読みください。 Node-REDスタートガイドを準備しています。このwikiに進む前に、このガイドを確認することをお勧めします。

Modbus TCP/IPのEthernet設定を構成する

PLC/デバイスのIPドメインがワイヤレス設定と異なるため、IP設定を手動で変更する必要がある場合があります。そのために、

• ステップ01: Bullseyeを実行している場合は、以下のコマンドを実行してください：

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応じてイーサネットポートの設定を構成し、metricコマンドを使用して優先度を設定します。最も低いメトリック値が最も高い優先度を持ちます。

• ステップ01: Bookworm OSを実行している場合は、GUIを使用してネットワークアイコンをクリックできます。詳細オプションの下で、「Edit Connections」を選択します。

• ステップ02: 「Wired Connection 2」（ETH 1）を選択し、IPv4設定の下でアドレス、ネットマスク、ゲートウェイを追加します。

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. 右上角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、Manage paletteを選択します。

ステップ2. パレットタブで、Install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ノードを見つけます。

ステップ4. ノードの横にあるInstall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、ドロップダウン警告ウィンドウからInstall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まで待ちます。完了すると、InstallボタンがInstalledに変わります。

Modbusアドレスの識別

正しいModbusアドレスを識別することは重要なステップです。入力、出力、保持レジスタを含むModbusアドレスの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としてリストされている場合、Node-REDでアドレスを8192として設定する必要があります（元のアドレスから1を減算）。同様に、ネットワーク入力が1としてリストされ、それがコイルタイプの場合、Node-REDでアドレスを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ノードをワークスペースにドラッグアンドドロップし、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. Serverタブで、以下の詳細を入力してデバイスを追加するために編集します：

• Name: サーバー名
• Type: TCP
• Host: ModbusサーバーのIPアドレス
• Port: Modbusサーバーのポートアドレス（通常502）
• Unit-Id: 255（Unit-IDはModbusネットワーク内の個々のデバイスを識別するために使用され、特に複数のデバイスが同じ通信ラインを共有する場合に使用されます）

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」。このデモでは、PLCプログラムのネットワーク入力を制御しています。

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るため）。

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。ここでは、その目的のためにいくつかのinjectノードを使用します。

全体的な手順は以下のように実演できます

Modbus-Readノードの設定

ステップ1. Modbus-Readノードをフローにドラッグ&ドロップします。このノードはパレットのModbusタブで見つけることができます。

ステップ2. Modbus-Readノードをダブルクリックして設定を開きます。

ステップ3. 以下の設定を行います：

• Name: 「ReadOutputs」など適切な名前を付けます。
• FC value: FC値をFC 5: Read Coil Statusに変更します。
• Address: アドレスを8192に設定します（メーカーのデータシートに従って）。
• Quantity: 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。
• Poll Rate: アプリケーションのニーズに適したポーリングレートに変更します。
• Server: 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. Modbus-Responseノードをフローにドラッグ&ドロップします。

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. 検査目的でDebugノードをドラッグ&ドロップします。次にModbus Readノードと接続します。

これらのステップに従うことで、Modbus TCPデバイスからレジスタ/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。

全体的なステップは以下のように実演できます。

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