Rs - Audio 2024

Modbus to protokół komunikacji szeregowej, który został odkryty przez firmę Modicon w 1979 roku i jest używany do przesyłania danych przez łącza szeregowe między przemysłowymi urządzeniami elektronicznymi. RS-485 Modbus wykorzystuje RS-485 do linii transmisyjnych. Należy zauważyć, że Modbus jest protokołem programowym, a nie protokołem sprzętowym. Jest podzielony na dwie części, takie jak Modbus Master i Modbus Slave. W sieci RS-485 Modbus jest jeden Master i 127 Slave, każdy z unikalnym adresem od 1 do 127. W tym projekcie MAX485 Arduino wykorzystamy Arduino Uno jako Slave do komunikacji szeregowej.

Modbus są najczęściej używane w sterownikach PLC (programowalne sterowniki logiczne). Poza tym Modbus jest również używany w służbie zdrowia, transporcie, automatyzacji domu itp. Modbus ma 255 kodów funkcji i są głównie trzy popularne wersje Modbus:

MODBUS RTU
MODBUS ASCII
MODBUS / TCP

Jaka jest różnica między Modbus ASCII a Modbus RTU?

Modbus RTU i Modbus ASCII używają tego samego protokołu. Jedyną różnicą jest to, że bajty przesyłane przewodem są prezentowane jako binarne z RTU i jako czytelne ASCII z Modbus RTU. W tym samouczku zostanie użyty protokół Modbus RTU.

Ten samouczek dotyczy korzystania z komunikacji RS-485 Modbus z Arduino UNO jako Slave. Tutaj instalujemy oprogramowanie Simply Modbus Master na komputerze PC i sterujemy dwoma diodami LED i serwomotorem za pomocą RS-485 jako linii transmisyjnej. Te diody LED i silnik serwo są połączone z Slave Arduino i sterowane poprzez wysyłanie wartości za pomocą oprogramowania Master Modbus. Ponieważ ten samouczek wykorzystuje RS-485, zaleca się najpierw przejść przez komunikację szeregową RS485 między Arduino Uno i Arduino Nano. RS485 może być również używany z innymi kontrolerami do komunikacji szeregowej:

Komunikacja szeregowa RS-485 pomiędzy Raspberry Pi i Arduino UNO
Komunikacja szeregowa między STM32F103C8 a Arduino UNO za pomocą RS-485

Zacznijmy od zbadania tła na temat RS-485 i Modbus. Dowiedz się również więcej o różnych protokołach komunikacji szeregowej tutaj.

Komunikacja szeregowa RS-485

RS-485 to asynchroniczny protokół komunikacji szeregowej, który nie wymaga zegara. Wykorzystuje technikę zwaną sygnałem różnicowym do przesyłania danych binarnych z jednego urządzenia do drugiego.

Czym więc jest ta metoda różnicowego przesyłania sygnału?

Metoda sygnału różnicowego polega na tworzeniu napięcia różnicowego przy użyciu dodatniego i ujemnego 5V. Zapewnia komunikację w trybie półdupleksu przy użyciu dwóch przewodów, a pełny dupleks wymaga 4 czterech przewodów.

Korzystając z tej metody:

RS-485 obsługuje większą szybkość przesyłania danych, maksymalnie 30 Mb / s.
Zapewnia również maksymalną odległość przesyłania danych w porównaniu z protokołem RS-232. Przesyła dane na maksymalnie 1200 metrów.
Główną zaletą RS-485 nad RS-232 jest wiele urządzeń podrzędnych z jednym urządzeniem nadrzędnym, podczas gdy RS-232 obsługuje tylko jedno urządzenie podrzędne.
Może mieć maksymalnie 32 urządzenia podłączone do protokołu RS-485.
Kolejną zaletą RS-485 jest odporność na szumy, ponieważ wykorzystują one metodę sygnału różnicowego do przesyłania.
RS-485 jest szybszy w porównaniu z protokołem I2C.

Połączenie RS-485 z Arduino

Moduł RS-485 można podłączyć do dowolnego mikrokontrolera posiadającego port szeregowy. Do korzystania z modułu RS-485 z mikrokontrolerami potrzebny jest moduł o nazwie 5V MAX485 TTL na RS485 oparty na układzie Maxim MAX485, który umożliwia komunikację szeregową na odległość 1200 metrów. Jest dwukierunkowy i półdupleksowy z szybkością przesyłania danych 2,5 Mb / s. Ten moduł wymaga napięcia 5V.

Pin-Out RS-485:

Nazwa pinu	Opis pinów
VCC	5V
ZA	Nieodwracające wejście odbiornika Wyjście sterownika nieodwracającego
b	Odwracanie sygnału wejściowego odbiornika Odwracanie wyjścia sterownika
GND	GND (0 V)
R0	Wyjście odbiornika (pin RX)
RE	Wyjście odbiornika (LOW-Enable)
DE	Wyjście sterownika (WYSOKI-włączony)
DI	Wejście sterownika (pin TX)

Moduł konwertera USB na RS-485

Jest to moduł konwertera USB na RS485, który obsługuje WIN7, XP, Vista, Linux, Mac OS i zapewnia łatwy w obsłudze interfejs RS485 za pomocą portu COM w komputerze . Ten moduł jest urządzeniem typu plug-and-play . Nie ma struktur poleceń, wszystko, co jest wysyłane do wirtualnego portu COM, jest automatycznie konwertowane na RS485 i odwrotnie. Moduł jest całkowicie samodzielnie zasilany z magistrali USB. Nie ma więc potrzeby zewnętrznego zasilacza do pracy.

Pojawia się jako port szeregowy / COM i jest dostępny z aplikacji lub hiperterminala. Ten konwerter zapewnia półdupleksową komunikację RS-485. Zakres szybkości transmisji wynosi od 75 bps do 115200 bps, maksymalnie do 6 Mbps.

Aby korzystać z tego urządzenia, w Internecie dostępne są różne programy Modbus. W tym samouczku używane jest oprogramowanie o nazwie Simply Modbus Software.

Po prostu oprogramowanie Modbus Master

Do przesyłania danych do urządzenia slave Modbus RS-485 Arduino przez port COM potrzebna jest aplikacja Modbus Master Software.

Simply Modbus Master to oprogramowanie do testowania komunikacji danych. Możesz pobrać Simply Modbus Master z podanego linku i dowiedzieć się więcej o nim, zapoznając się z instrukcją oprogramowania.

Przed rozpoczęciem korzystania z oprogramowania należy zapoznać się z następującą terminologią.

Identyfikator slave:

Każdy slave w sieci ma przypisany unikalny adres jednostki od 1 do 127. Kiedy master żąda danych, pierwszym bajtem, który wysyła, jest adres Slave. W ten sposób każdy slave wie po pierwszym bajcie, czy zignorować wiadomość.

Kod funkcji:

Drugi bajt wysłany przez Master to kod funkcji. Ta liczba mówi slave'owi, do której tabeli ma dostęp i czy ma czytać z tabeli, czy zapisywać do niej.

Obsługiwane kody funkcji rejestru:

Kod funkcji	Akcja	Nazwa tabeli
04 (04 hex)	Czytać	Rejestry wejść analogowych
03 (03 hex)	Czytać	Rejestry wyjściowe wyjścia analogowego
06 (06 szesnastkowo)	Napisz singiel	Rejestr podtrzymania wyjścia analogowego
16 (10 szesnastkowych)	Napisz wiele	Rejestry wyjściowe wyjścia analogowego

Obsługiwane kody funkcji cewki:

Kod funkcji	Akcja	Nazwa tabeli
02 (02 szesnastkowo)	Czytać	Dyskretne styki wejściowe
01 (szesnastkowo 01)	Czytać	Dyskretne cewki wyjściowe
05 (05 hex)	Napisz singiel	Dyskretna cewka wyjściowa
15 (szesnastkowy 0F)	Napisz wiele	Dyskretne cewki wyjściowe

CRC:

CRC to skrót od Cyclic Redundancy check. Są to dwa bajty dodawane na końcu każdego komunikatu Modbus w celu wykrycia błędów.

Wymagane narzędzia

Sprzęt komputerowy

Arduino UNO
Moduł konwertera MAX-485 TTL na RS-485
Moduł konwertera USB na RS-485
Dioda LED (2)
Rezystor 1k (2)
Wyświetlacz LCD 16x2
Potencjometr 10 k
Silnik serwo SG-90

Oprogramowanie

Po prostu Modbus Master

Schemat obwodu

Połączenie obwodu między modułem konwertera MAX-485 TTL na RS-485 a Arduino UNO:

Arduino UNO	Moduł konwertera MAX-485 TTL na RS-485
0 (RX)	RO
1 (TX)	DI
4	DE & RE
+ 5V	VCC
GND	GND

Połączenie obwodu pomiędzy modułem MAX-485 TTL na RS-485 a konwerterem USB na RS-485:

MAX-485 TTL na RS-485

Moduł konwertera

Moduł USB na RS-485

Połączony z komputerem

Połączenia obwodów między Arduino UNO a wyświetlaczem LCD 16x2:

Wyświetlacz LCD 16x2	Arduino UNO
VSS	GND
VDD	+ 5V
V0	Do sterowania pinem potencjometru do regulacji kontrastu / jasności wyświetlacza LCD 16x2
RS	8
RW	GND
mi	9
D4	10
D5	11
D6	12
D7	13
ZA	+ 5V
K.	GND

Połączenie obwodu między 2 diodami LED, serwomotorem i Arduino UNO:

Arduino UNO	LED1	LED2	Siłownik
2	Anoda przez rezystor 1k	-	-
5	-	Anoda przez rezystor 1k	-
6	-	-	Pin PWM (pomarańczowy)
+ 5V	-	-	+ 5V (CZERWONY)
GND	Katoda GND	Katoda GND	GND (brązowy)

Programowanie Arduino UNO dla RS-485 MODBUS Slave

Arduino UNO jest skonfigurowane jako Modbus Slave. Ponadto do Arduino UNO dołączone są dwie diody LED i jeden silnik serwo. Tak więc slave Arduino jest sterowane z oprogramowania Master Modbus. Komunikacja pomiędzy Arduino UNO a oprogramowaniem Modbus Master odbywa się za pomocą modułu RS-485. Do połączenia z komputerem PC służy moduł konwertera USB na RS-485. A Arduino UNO z modułem konwertera MAX-485 TTL na RS-485, cała konfiguracja będzie wyglądać następująco:

Do korzystania z Modbus w Arduino UNO, biblioteka jest używany. Ta biblioteka służy do komunikacji z RS-485 Modbus Master lub Slave za pośrednictwem protokołu RTU. Pobierz Modbus RTU i dodaj bibliotekę do szkicu, wykonując polecenie Szkic-> dołącz bibliotekę-> Dodaj bibliotekę.zip. Programowanie obejmuje kilka głównych kroków, które zostaną wyjaśnione poniżej.

Najpierw dołącz wymaganą bibliotekę. Biblioteka ModbusRTU służy do komunikacji RS-485 Modbus, a biblioteka ciekłokrystaliczna do korzystania z LCD z Arduino UNO, a biblioteka serwo do korzystania z silnika Servo z Arduino UNO.

#zawierać #zawierać #zawierać

Teraz piny anody LED, które są połączone z pinami 2 i 5 Arduino, są zdefiniowane jako LED1 i LED2.

# zdefiniować led1 2 # zdefiniować led2 5

Następnie zadeklarowany jest obiekt dostępu do klasy Liquid Crystal za pomocą pinów LCD (RS, E, D4, D5, D6, D7), które są połączone z Arduino UNO.

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

Gdy LCD się skończy, zainicjuj obiekt serwomechanizmu dla klasy Servo. Inicjalizuj również obiekt magistrali dla klasy Modbus.

Serwo serwo; Magistrala Modbus;

Następnie do przechowywania wartości dla komunikacji Modbus deklarowana jest tablica z trzema wartościami inicjowanymi zerem.

uint16_t modbus_array = {0,0,0};

W funkcji konfiguracji najpierw wyświetlacz LCD jest ustawiony w trybie 16x2, a komunikat powitalny jest wyświetlany i kasowany.

lcd.begin (16,2); // Lcd ustawiony w trybie 16x2 lcd.print ("RS-485 Modbus"); // Wiadomość powitalna lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("Arduino Slave"); opóźnienie (5000); lcd.clear ();

Następnie piny LED1 i LED2 ustawiane są jako piny wyjściowe.

pinMode (led1, WYJŚCIE); pinMode (led2, WYJŚCIE);

Dołączony jest pin impulsu serwomechanizmu podłączony do pinu 6 PWM Arduino.

servo.attach (6);

Teraz dla komunikacji Modbus ustawiane są następujące parametry. Pierwsza cyfra „1” oznacza identyfikator Slave, druga „1” oznacza, że używa RS-485 do przesyłania danych, a „4” oznacza pin RS-485 DE&RE podłączony do Arduino UNO.

bus = Modbus (1,1,4);

Slave Modbus jest ustawiony na 9600 bodów.

Pętla zaczyna się od definicji odpytywania magistrali, a bus.poll () służy do zapisywania i odbierania wartości z nadrzędnego Modbus.

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

Ta metoda służy do sprawdzenia, czy na porcie szeregowym są dostępne jakieś dane.

Jeśli na porcie szeregowym są dostępne jakieś dane, biblioteka Modbus RTU sprawdzi komunikat (sprawdzi adres urządzenia, długość danych i CRC) i wykona wymagane działanie.

Na przykład, aby zapisać lub odczytać jakąkolwiek wartość z mastera, ModbusRTU musi otrzymać bez znaku 16-bitową tablicę liczb całkowitych i jej długość z Master Modbus. Ta tablica zawiera dane, które są zapisywane z wzorca.

W tym samouczku znajdują się trzy tablice dla LED1, LED2 i kąta silnika serwo.

Najpierw włącza się lub wyłącza dioda LED1 modbus_array.

if (modbus_array == 0) // Zależy od wartości w modubus_array napisanej przez Master Modbus { digitalWrite (led1, LOW); // dioda LED wyłączona jeśli 0 lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("L1: WYŁ."); } else { digitalWrite (led1, WYSOKI); // dioda świeci, jeśli wartość inna niż 0 lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("L1: WŁ"); }

Obok włączania lub wyłączania używana jest dioda LED2 modbus_array.

if (modbus_array == 0) // Zależy od wartości w modbus_array zapisanej przez Master Modbus { digitalWrite (led2, LOW); // dioda LED wyłączona, jeśli 0 lcd.setCursor (8,0); lcd.print ("L2: WYŁ."); } else { digitalWrite (led2, WYSOKI); // LED świeci, jeśli wartość inna niż 0 lcd.setCursor (9,0); lcd.print ("L2: ON"); }

Następnie, aby ustawić kąt silnika serwo, należy użyć tablicy modbus_array, a wartość jest drukowana na wyświetlaczu LCD 16x2.

int pwm = modbus_array; servo.write (pwm); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("Kąt serwa:"); lcd.print (pwm); opóźnienie (200); lcd.clear ();

To kończy programowanie Arduino UNO do pracy jako MODBUS Slave. Następnym krokiem będzie przetestowanie go jako Modbus Slave.

Testowanie Arduino UNO jako Rs485 Modbus Slave

Po wykonaniu połączeń w obwodzie i wgraniu kodu do Arduino UNO przyszedł czas na połączenie modułu USB na RS-485 z komputerem, na którym jest zainstalowane oprogramowanie Simple Modbus Master.

Otwórz menedżera urządzeń i sprawdź port COM zgodnie z komputerem, do którego podłączony jest moduł USB na RS-485, a następnie otwórz oprogramowanie Simply Modbus Master 8.1.1.

1. Po otwarciu programu Simply Modbus otwórz teraz opcję Write.

2. Po otwarciu Simply Modbus Master Write. Ustaw parametry

Tryb w RTU, port COM zgodnie z twoim komputerem (mój był COM6), Baud na 9600, bity danych 8, bit stopu 1, parzystość brak i identyfikator slave jako 1.

3. Następnie ustaw pierwszy rejestr na 40001 i wartości do zapisania to 3, a kod funkcji na 16 (Write Holding Register).

Następnie wpisz 1 do 40001 (dla diody LED1 włączone) i od 1 do 40002 (dla diody LED2 włączone) i 90 do 40003 (dla kąta silnika serwo), a następnie kliknij przycisk WYŚLIJ.

Możesz zobaczyć zarówno stan diody LED, jak i kąt serwa pod kątem 90 stopni.

4. Następnie wprowadź 40001 jako 1 i 40002 jako 0 i 40003 jako 180 i kliknij przycisk WYŚLIJ.

5. Teraz piszemy 135 do 40003 i 40001 jako 0, a 40002 jako 1.

W ten sposób RS-485 Modbus może być używany w komunikacji szeregowej z Arduino UNO jako Slave. W następnym tutorialu użyjemy Arduino Uno jako mastera w komendzie MODBUS.

Znajdź pełny kod i film demonstracyjny poniżej.

Rs