DomAudio
Rs
Audio

Rs

Anonim

Modbus je protokol serijske komunikacije kojeg je Modicon otkrio 1979. godine i koristi se za prijenos podataka serijskim linijama između industrijskih elektroničkih uređaja. RS-485 Modbus koristi RS-485 za dalekovode. Treba napomenuti da je Modbus softverski protokol, a ne hardverski protokol. Podijeljen je u dva dijela poput Modbus Master i Modbus Slave. U RS-485 Modbus mreži postoji jedan glavni i 127 podređenih s jedinstvenom adresom od 1 do 127. U ovom projektu MAX485 Arduino, koristit ćemo Arduino Uno kao podređeni za serijsku komunikaciju.

Modbus se uglavnom koristi u PLC-ima (programabilni logički kontroleri). A osim toga, Modbus se također koristi u zdravstvu, prijevozu, automatizaciji kuće itd. Modbus ima 255 funkcijskih kodova i uglavnom postoje tri popularne verzije Modbusa:

  • MODBUS RTU
  • MODBUS ASCII
  • MODBUS / TCP

Koja je razlika između Modbus ASCII i Modbus RTU?

Modbus RTU i Modbus ASCII razgovaraju o istom protokolu. Jedina je razlika što su bajtovi koji se prenose preko žice predstavljeni kao binarni s RTU-om i kao čitljivi ASCII s Modbus RTU-om. U ovom vodiču koristit će se Modbus RTU.

Ovaj vodič govori o korištenju RS-485 Modbus komunikacije s Arduino UNO-om kao slave. Ovdje instaliramo softver Simply Modbus Master na računalo i kontroliramo dvije LED i servo motor koristeći RS-485 kao dalekovod. Ove LED i servo motor povezani su sa Slave Arduino i kontrolirani slanjem vrijednosti pomoću Master Modbus softvera. Budući da ovaj vodič koristi RS-485, preporučuje se prvo proći kroz serijsku komunikaciju RS485 između Arduino Uno i Arduino Nano. RS485 se također može koristiti s drugim kontrolerima za serijsku komunikaciju:

  • RS-485 serijska komunikacija između Raspberry Pi i Arduino UNO
  • Serijska komunikacija između STM32F103C8 i Arduino UNO pomoću RS-485

Počnimo s istraživanjem neke pozadine o RS-485 i Modbusu. Ovdje također saznajte više o raznim protokolima serijske komunikacije.

RS-485 serijska komunikacija

RS-485 je asinkroni serijski komunikacijski protokol koji ne zahtijeva sat. Koristi tehniku ​​koja se naziva diferencijalni signal za prijenos binarnih podataka s jednog uređaja na drugi.

Pa koja je to metoda diferencijalnog prijenosa signala ??

Metoda diferencijalnog signala djeluje stvaranjem diferencijalnog napona pomoću pozitivnih i negativnih 5V. Pruža Half-Duplex komunikaciju kada se koriste dvije žice, a Full-Duplex zahtijeva 4 četverožične žice.

Korištenjem ove metode:

  • RS-485 podržava veću brzinu prijenosa podataka od maksimalno 30 Mb / s.
  • Također pruža maksimalnu udaljenost prijenosa podataka u usporedbi s RS-232 protokolom. Prenosi podatke do maksimalno 1200 metara.
  • Glavna prednost RS-485 u odnosu na RS-232 je višestruki slave s jednim glavnim upravljačem, dok RS-232 podržava samo jednog slave.
  • Može imati najviše 32 uređaja spojena na RS-485 protokol.
  • Sljedeća prednost RS-485 je imuna na buku jer za prijenos koriste metodu diferencijalnog signala.
  • RS-485 je brži u usporedbi s I2C protokolom.

Povezivanje RS-485 s Arduinom

RS-485 modul može se povezati s bilo kojim mikrokontrolerom koji ima serijski priključak. Za upotrebu RS-485 modula s mikrokontrolerima potreban je modul nazvan 5V MAX485 TTL do RS485 koji se temelji na Maxim MAX485 IC jer omogućuje serijsku komunikaciju na velikim udaljenostima od 1200 metara. Dvosmjeran je i poludupleksan, a brzina prijenosa podataka je 2,5 Mbps. Ovaj modul zahtijeva napon od 5V.

Pin-Out RS-485:

Naziv pribadače

Opis pribadače

VCC

5V

A

Neinvertirajući ulaz prijamnika

Neinvertirajući izlaz vozača

B

Invertiranje ulaza prijemnika

Invertiranje izlaza vozača

GND

GND (0 V)

R0

Prijemnik izlaz (RX pin)

PONOVNO

Izlaz prijamnika (LOW-Enable)

DE

Izlaz za vozača (HIGH-Enable)

DI

Ulaz za vozača (TX pin)

Modul pretvarača USB u RS-485

Ovo je modul za pretvarač USB u RS485 koji podržava WIN7, XP, Vista, Linux, Mac OS i pruža RS485 sučelje jednostavno za upotrebu pomoću COM porta u računalu . Ovaj modul je plug-and-play uređaj . Ne postoje naredbene strukture, sve što se pošalje na virtualni COM priključak automatski se pretvara u RS485 i obrnuto. Modul se potpuno napaja s USB sabirnice. Dakle, za rad nije potrebno vanjsko napajanje.

Prikazuje se kao serijski / COM priključak i dostupan mu je iz aplikacija ili hiper-terminala. Ovaj pretvarač pruža poludupleksnu RS-485 komunikaciju. Raspon brzine prijenosa je 75 bps do 115200 bps, maksimalno do 6 Mbps.

Za upotrebu ovog uređaja na Internetu je dostupan razni Modbus softver. U ovom se priručniku koristi softver nazvan Simply Modbus Software.

Jednostavno Modbus Master softver

Softverska aplikacija Modbus potrebna je za slanje podataka na slave Modbus RS-485 Arduino uređaj putem COM-a.

Jednostavno Modbus Master je softver za testiranje podatkovne komunikacije. Možete preuzeti Simply Modbus Master s dane veze i saznati više o njemu upućujući se na Softverski priručnik.

Prije upotrebe softvera važno je upoznati se sa sljedećim terminologijama.

ID slave:

Svakom pomoćnom uređaju u mreži dodjeljuje se jedinstvena adresa jedinice od 1 do 127. Kada glavni zahtjev zatraži podatke, prvi bajt koji pošalje je pomoćna adresa. Na taj način svaki rob nakon prvog bajta zna hoće li poruku ignorirati ili ne.

Šifra funkcije:

Drugi bajt koji je poslao Master je kôd funkcije. Ovaj broj govori robovu kojoj tablici treba pristupiti i hoće li čitati iz tablice ili pisati u nju.

Podržani kodovi funkcija registra:

Šifra funkcije

Akcijski

Naziv tablice

04 (04 hex)

Čitati

Registri analognih ulaza

03 (03 hex)

Čitati

Registri za držanje analognih izlaza

06 (06 hex)

Napiši pojedinačno

Registar zadržavanja analognih izlaza

16 (10 šesterokuta)

Napišite višestruko

Registri za držanje analognih izlaza

Podržani kodovi funkcije zavojnice:

Šifra funkcije

Akcijski

Naziv tablice

02 (02 hex)

Čitati

Diskretni ulazni kontakti

01 (01 hex)

Čitati

Diskretni izlazni svici

05 (05 hex)

Napiši pojedinačno

Diskretna izlazna zavojnica

15 (0F šesterokuta)

Napišite višestruko

Diskretni izlazni svici

CRC:

CRC je kratica za provjeru cikličkog viška. To su dva bajta dodana na kraj svake Modbus poruke za otkrivanje pogrešaka.

Potrebni alati

Hardver

  • Arduino UNO
  • MAX-485 TTL u RS-485 pretvarački modul
  • Modul pretvarača USB u RS-485
  • LED (2)
  • Otpornik 1k (2)
  • LCD zaslon od 16x2
  • 10k potenciometar
  • Servo motor SG-90

Softver

  • Jednostavno Modbus Master

Kružni dijagram

Kružna veza između pretvaračkog modula MAX-485 TTL na RS-485 i Arduino UNO:

Arduino UNO

MAX-485 TTL u RS-485 pretvarački modul

0 (RX)

RO

1 (TX)

DI

4

DE & RE

+ 5V

VCC

GND

GND

Kružna veza između modula MAX-485 TTL na RS-485 i pretvarača USB na RS-485:

MAX-485 TTL do RS-485

Modul pretvarača

USB na RS-485 modul

Povezano s računalom

A

A

B

B

Kružne veze između Arduino UNO i LCD zaslona 16x2:

LCD 16x2

Arduino UNO

VSS

GND

VDD

+ 5V

V0

Za upravljanje pinom potenciometra za kontrolu kontrasta / svjetline LCD-a 16x2

RS

8

RW

GND

E

9

D4

10

D5

11

D6

12

D7

13

A

+ 5V

K

GND

Spoj kruga između 2 LED, servo motora i Arduino UNO:

Arduino UNO

LED1

LED2

Servo motor

2

Anoda kroz 1k otpornik

-

-

5

-

Anoda kroz 1k otpornik

-

6

-

-

PWM iglica (narančasta)

+ 5V

-

-

+ 5V (CRVENA)

GND

Katoda GND

Katoda GND

GND (smeđa)

Programiranje Arduino UNO za RS-485 MODBUS slave

Arduino UNO konfiguriran je kao Modbus Slave. Također, Arduino UNO je pričvršćen s dvije LED i jednim servo motorom. Dakle, podređenim Arduinom kontrolira se glavni softver Modbus. Komunikacija između Arduino UNO i Modbus Master softvera ostvaruje se korištenjem RS-485 modula. Za njegovo povezivanje s računalom koristi se pretvarački modul USB u RS-485. A Arduino UNO s pretvaračkim modulom MAX-485 TTL u RS-485, cjelokupna postavka izgledat će u sljedećoj datoteci:

Za upotrebu Modbusa u Arduino UNO, knjižnici koristi se. Ova se knjižnica koristi za komunikaciju s RS-485 Modbus Master ili Slave putem RTU protokola. Preuzmite Modbus RTU i dodajte biblioteku u skicu slijedeći Sketch-> include library-> Add.zip Library. Programiranje ima nekoliko glavnih koraka koji će biti objašnjeni u nastavku.

U početku uključite potrebnu knjižnicu. Biblioteka ModbusRTU namijenjena je korištenju RS-485 Modbus komunikacije, a biblioteka tekućih kristala je za upotrebu LCD-a s Arduino UNO, a biblioteka servo za upotrebu Servo motora s Arduino UNO.

#include #include #include

Sada su LED anodne iglice povezane s Arduino pinovima 2 i 5 definirane kao LED1 i LED2.

#define led1 2 #define led2 5

Dalje se objekt za pristup klasi Liquid Crystal deklarira s LCD pinovima (RS, E, D4, D5, D6, D7) koji su povezani s Arduino UNO.

LCD LiquidCrystal (8,9,10,11,12,13);

Kada je LCD završen, inicijalizirajte objekt servoa za klasu Servo. Također inicijalizirajte objekt sabirnice za klasu Modbus.

Servo servo; Modbus sabirnica;

Sljedeće za spremanje vrijednosti za Modbus komunikaciju deklarira se niz s tri vrijednosti inicijaliziranim nulom.

uint16_t modbus_array = {0,0,0};

U funkciji postavljanja , prvo je LCD postavljen u način 16x2, a poruka dobrodošlice se prikazuje i briše.

lcd.početak (16,2); // Lcd postavljen u modu 16x2 lcd.print ("RS-485 Modbus"); // Pozdravna poruka lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("Arduino Slave"); kašnjenje (5000); lcd.clear ();

Nakon toga se LED1 i LED2 pinovi postavljaju kao izlazne pinove.

pinMode (led1, IZLAZ); pinMode (led2, IZLAZ);

Priključen je servo impulsni pin povezan s PWM pinom 6 Arduina.

servo.attach (6);

Sada su za Modbus komunikaciju postavljeni sljedeći parametri. Prva '1' predstavlja slave ID, druga '1' predstavlja da koristi RS-485 za prijenos podataka, a '4' predstavlja RS-485 DE&RE pin spojen na Arduino UNO.

sabirnica = Modbus (1,1,4);

Modbus slave je postavljen na 9600 baudrate.

Petlja započinje definicijom ankete sabirnice, a bus.poll () koristi se za upisivanje i primanje vrijednosti od glavnog Modbusa.

bus.poll (modbus_array, sizeof (modbus_array) / sizeof (modbus_array));

Ovom se metodom provjerava postoje li podaci na serijskom priključku.

Ako su na serijskom priključku dostupni podaci, Modbus RTU knjižnica provjerit će poruku (provjeriti adresu uređaja, duljinu podataka i CRC) i izvršiti potrebnu radnju.

Na primjer, za pisanje ili čitanje bilo koje vrijednosti iz master-a, ModbusRTU mora primiti nepotpisani 16-bitni čitav niz i njegovu duljinu od glavnog Modbusa. Ovaj niz nosi podatke koji su zapisani iz glavnog.

U ovom vodiču nalaze se tri niza za LED1, LED2 i kut servo motora.

Prvo se UKLJUČI ili ISKLJUČUJE LED1 modbus_array.

if (modbus_array == 0) // Ovisi o vrijednosti u modubus_array napisao Master Modbus { digitalWrite (led1, LOW); // LED ISKLJUČEN ako je 0 lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("L1: OFF"); } else { digitalWrite (led1, HIGH); // LED uključen ako je vrijednost različita od 0 lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("L1: ON"); }

Dalje za UKLJUČIVANJE ili ISKLJUČIVANJE koristi se LED2 modbus_array.

if (modbus_array == 0) // Ovisi o vrijednosti u modbus_array koji je napisao Master Modbus { digitalWrite (led2, LOW); // LED ISKLJUČEN ako je 0 lcd.setCursor (8,0); lcd.print ("L2: OFF"); } else { digitalWrite (led2, HIGH); // LED uključen ako vrijednost nije 0 lcd.setCursor (9,0); lcd.print ("L2: ON"); }

Dalje za postavljanje kuta servo motora koristi se modbus_array i vrijednost ispisuje se na LCD zaslonu 16x2.

int pwm = modbus_array; servo.write (pwm); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("Servo angle:"); lcd.ispis (pwm); kašnjenje (200); lcd.clear ();

Time je završeno programiranje Arduina UNO-a za rad kao MODBUS slave. Sljedeći korak bit će testiranje kao Modbus slave.

Testiranje Arduina UNO kao Rs485 Modbus slave

Nakon dovršetka kružnih veza i prijenosa koda na Arduino UNO, vrijeme je za povezivanje USB-a na RS-485 modul s računalom na kojem je instaliran softver Simple Modbus Master.

Otvorite upravitelj uređaja i provjerite COM priključak prema računalu na koje je spojen modul USB do RS-485, a nakon toga otvorite softver Simply Modbus Master 8.1.1.

1. Nakon što se otvori Simply Modbus Software , otvorite opciju Write.

2. Nakon što se otvori Simply Modbus Master Write. Postavite parametre

Način rada u RTU-u, COM port prema vašem računalu (moj je bio COM6), Baud na 9600, podatkovni bitovi 8, zaustavni bit 1, paritet nijedan i slave ID kao 1.

3. Nakon toga postavite prvi registar kao 40001 i vrijednosti za upisivanje su 3, a funkcijski kod kao 16 (Write Holding Register).

Nakon toga napišite 1 do 40001 (za LED1 uključen) i 1 do 40002 (za LED2 uključen) i 90 do 40003 (za kut servo motora), a zatim kliknite gumb POŠALJI.

Možete vidjeti kako je LED dioda UKLJUČENA, tako i kut servo-pogona pod 90 stupnjeva.

4. Nakon toga unesite 40001 kao 1 i 40002 kao 0 i 40003 kao 180 i kliknite gumb POŠALJI.

5. Sada pišemo 135 do 40003 i 40001 kao 0 i 40002 kao 1.

Na ovaj se način RS-485 Modbus može koristiti u serijskoj komunikaciji s Arduino UNO kao slave. U sljedećem uputstvu koristit ćemo Arduino Uno kao master u MODBUS kombinaciji.

Kompletni kod i demonstracijski video pronađite u nastavku.

Audio

Izbor urednika

Kirchhoffov kružni zakon

Kako odabrati najbolji softver za dizajn PCB-a

Aktivni niskopropusni filtar

Udarna struja - uzroci, posljedice, zaštitni krugovi i tehnike oblikovanja

Princip rada asinhronog motora

Strujni krug zrcala (1. dio): uvod, karakteristike i konstrukcija