Edge Box RPi 200 com Node Red e Modbus TCP
Introdução
Modbus é um protocolo de comunicação amplamente utilizado em ambientes industriais, conhecido por sua simplicidade e robustez. Modbus RTU (Remote Terminal Unit) é um protocolo de comunicação serial que opera sobre as camadas físicas RS-232 ou RS-485. Ele usa uma representação binária compacta dos dados, tornando-o eficiente para transmissão em longas distâncias e em ambientes ruidosos. Modbus TCP, por outro lado, estende o protocolo para redes Ethernet, encapsulando quadros Modbus em pacotes TCP/IP. Isso permite velocidades de comunicação mais rápidas e a integração do Modbus com a infraestrutura de TI moderna. Ambas as versões são preferidas em ambientes industriais devido à sua confiabilidade, facilidade de implementação e capacidade de facilitar a comunicação entre uma grande variedade de dispositivos e sistemas, como CLPs, sensores e sistemas SCADA.
Primeiros Passos
Antes de iniciar este projeto, você pode precisar preparar seu hardware e software com antecedência, conforme descrito aqui.
Preparação de Hardware
| Edge Box RPi 200 |
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Dispositivos com Suporte a Modbus
O EdgeBox RPi 200 oferece suporte à comunicação Modbus com vários dispositivos, incluindo CLPs, inversores de frequência, IHMs, medidores de energia e sistemas BMS. Para este caso, será utilizado o CLP Siemens LOGO, que oferece suporte a protocolos Modbus TCP/IP.
Preparação de Software
O Edge Box-200 chega até você com o Raspberry Pi OS pré-instalado. Se você estiver inicializando este dispositivo pela primeira vez, leia nosso Wiki Getting Started. Nós preparamos um Guia de Introdução ao Node-RED. É recomendável que você revise este guia antes de prosseguir para este wiki.
Configurar as definições de Ethernet para Modbus TCP/IP
Como o domínio de IP do seu CLP/Dispositivo é diferente de suas configurações sem fio, talvez você precise alterar a configuração de IP manualmente. Para isso,
- Etapa 01: Execute o seguinte comando:
sudo nano /etc/dhcpcd.conf
- Etapa 02: Em seguida, configure as definições da porta Ethernet de acordo com o domínio de rede do seu CLP/Dispositivo e defina as prioridades usando o comando metric. O menor métrica tem a maior prioridade.
Instalar o nó Modbus
Para instalar o nó Modbus, siga estas etapas:
Etapa 1. Clique no botão Settings, indicado por um ícone de três traços, localizado no canto superior direito, e selecione Manage palette.
Etapa 2. Na aba da paleta, navegue até a aba Install.
Etapa 3. Use a barra de busca de nós para encontrar o nó Modbus desejado.
Etapa 4. Clique no botão Install ao lado do nó.
Etapa 5. Se solicitado, clique no botão Install na janela de aviso suspensa para confirmar a instalação.
Etapa 6. Aguarde a conclusão do processo de instalação. Quando terminar, o botão Install deve mudar para Installed.
Identificando Endereços Modbus
Identificar os endereços Modbus corretos é uma etapa crucial. Recomenda-se consultar o datasheet do fabricante do CLP ou dispositivo para obter informações detalhadas sobre os endereços Modbus, incluindo registradores de entrada, saída e holding.
Com base nessas informações, você pode ajustar o endereço Modbus na configuração da tag. Por exemplo, se o datasheet listar a bobina de saída Q1 como 8193, você deve configurar o endereço como 8192 no Node-RED (decrementando em um em relação ao endereço original). Da mesma forma, se uma entrada de rede estiver listada como 1 e for do tipo bobina, o endereço deve ser definido como 0 no Node-RED.
Configurando o Nó Modbus-Write
Etapa 1. Arraste e solte o nó Modbus-Write na área de trabalho e, em seguida, clique duas vezes no nó para abrir suas configurações.
Etapa 2. Na aba Server, edite para adicionar seu dispositivo inserindo os seguintes detalhes:
- Name: Nome do servidor
- Type: TCP
- Host: Endereço IP do servidor Modbus
- Port: Endereço de porta do servidor Modbus (normalmente 502)
- Unit-Id: 255 (Unit-ID é usado para identificar dispositivos individuais dentro de uma rede Modbus, especialmente quando vários dispositivos compartilham a mesma linha de comunicação)
Etapa 3. Dê ao seu nó um nome apropriado, por exemplo, "Network IP 1". Para esta demonstração, você está controlando uma entrada de rede no programa do CLP.
Etapa 4. Defina a opção FC como FC 5: Force Single Coil.
Etapa 5. Defina o endereço como 0 (já que estamos endereçando a entrada 0).
Etapa 6. Usando o nó inject, podemos injetar valores booleanos. Aqui, usaremos alguns nós inject para esse propósito.
As etapas gerais podem ser demonstradas da seguinte forma
Configurando o Nó Modbus-Read
Etapa 1. Arraste e solte o nó Modbus-Read no fluxo. Você pode encontrar este nó na aba Modbus da sua paleta.
Etapa 2. Clique duas vezes no nó Modbus-Read para abrir suas configurações.
Etapa 3. Configure as seguintes definições:
- Name: Dê um nome apropriado, como "ReadOutputs".
- FC value: Altere o valor FC para FC 5: Read Coil Status.
- Address: Defina o endereço como 8192 (de acordo com o datasheet do fabricante).
- Quantity: Defina a quantidade como 4. Neste caso, há 4 saídas digitais.
- Poll Rate: Altere a taxa de varredura para algo adequado às necessidades da sua aplicação.
- Server: Defina o servidor como "MyPLC" (configurado no exemplo anterior).
Configurando o Nó Modbus-Response
O nó Modbus-Response é usado para exibir a resposta de um nó Modbus Read/Write.
Etapa 1. Arraste e solte o nó Modbus-Response no fluxo.
Etapa 2. Conecte-o ao nó Modbus Read. A resposta exibirá um array de números sob o seu nó Modbus-Response. Esses números representam a contagem de cada saída digital.
Etapa 3. Arraste e solte o nó Debug para fins de inspeção. Em seguida, conecte-o ao nó Modbus Read.
Seguindo estas etapas, você pode ler e exibir de forma eficaz os valores dos registradores/bobinas do seu dispositivo Modbus TCP
As etapas gerais podem ser demonstradas da seguinte forma.
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