Rs - Zvuk 2025

Modbus je protokol sériové komunikace, který objevil Modicon v roce 1979 a používá se k přenosu dat po sériových linkách mezi průmyslovými elektronickými zařízeními. RS-485 Modbus používá pro přenosová vedení RS-485. Je třeba poznamenat, že Modbus je softwarový protokol a nikoli hardware protokol. Je rozdělena na dvě části, jako je Modbus Master a Modbus Slave. V síti RS-485 Modbus je jeden Master a každý 127 Slave s jedinečnou adresou od 1 do 127. V tomto projektu MAX485 Arduino použijeme Arduino Uno jako Slave pro sériovou komunikaci.

Modbus se většinou používají v PLC (Programmable Logic Controllers). A kromě toho se Modbus používá také ve zdravotnictví, dopravě, domácí automatizaci atd. Modbus má 255 funkčních kódů a existují hlavně tři populární verze Modbus:

MODBUS RTU
MODBUS ASCII
MODBUS / TCP

Jaký je rozdíl mezi Modbus ASCII a Modbus RTU?

Modbus RTU a Modbus ASCII mluví stejným protokolem. Jediný rozdíl je v tom, že bajty přenášené po vodiči jsou prezentovány jako binární s RTU a jako čitelné ASCII s Modbus RTU. V tomto výukovém programu bude použit Modbus RTU.

Tento výukový program je o použití komunikace RS-485 Modbus s Arduino UNO jako Slave. Zde instalujeme jednoduše Modbus Master Software do PC a ovládáme dvě LED diody a servomotor pomocí RS-485 jako přenosového vedení. Tyto LED a servomotor jsou spojeny se Slave Arduino a jsou řízeny zasíláním hodnot pomocí softwaru Master Modbus. Protože tento výukový program používá RS-485, doporučuje se nejprve projít sériovou komunikací RS485 mezi Arduino Uno a Arduino Nano. RS485 lze také použít s jinými řadiči pro sériovou komunikaci:

Sériová komunikace RS-485 mezi Raspberry Pi a Arduino UNO
Sériová komunikace mezi STM32F103C8 a Arduino UNO pomocí RS-485

Začněme zkoumáním pozadí o RS-485 a Modbus. Zde se také dozvíte více o různých protokolech sériové komunikace.

Sériová komunikace RS-485

RS-485 je asynchronní sériový komunikační protokol, který nevyžaduje hodiny. K přenosu binárních dat z jednoho zařízení do druhého používá techniku zvanou diferenciální signál.

Jaká je tedy tato metoda přenosu diferenciálního signálu ??

Metoda diferenciálního signálu funguje vytvořením rozdílového napětí pomocí kladného a záporného 5V. Poskytuje komunikaci Half-Duplex při použití dvou vodičů a Full-Duplex vyžaduje vodiče se čtyřmi čtyřmi vodiči.

Pomocí této metody:

RS-485 podporuje vyšší rychlost přenosu dat, maximálně 30 Mb / s.
Poskytuje také maximální vzdálenost pro přenos dat ve srovnání s protokolem RS-232. Přenáší data maximálně do 1200 metrů.
Hlavní výhodou RS-485 oproti RS-232 je vícenásobný slave s jedním Masterem, zatímco RS-232 podporuje pouze jednoho slave.
Může mít maximálně 32 zařízení připojených k protokolu RS-485.
Další výhodou RS-485 je imunita vůči šumu, protože k přenosu používají metodu diferenciálního signálu.
RS-485 je rychlejší ve srovnání s protokolem I2C.

Připojení RS-485 k Arduinu

Modul RS-485 lze připojit k jakémukoli mikrokontroléru se sériovým portem. Pro použití modulu RS-485 s mikrokontroléry je nutný modul s názvem 5V MAX485 TTL na RS485, který je založen na Maxim MAX485 IC, protože umožňuje sériovou komunikaci na velkou vzdálenost 1200 metrů. Je obousměrný a poloduplexní a má rychlost přenosu dat 2,5 Mb / s. Tento modul vyžaduje napětí 5V.

Pin-Out RS-485:

Název PIN	Popis kolíku
VCC	5V
A	Neinvertující vstup přijímače Neinvertující výstup ovladače
B	Obrácení vstupu přijímače Obrácení výstupu ovladače
GND	GND (0V)
R0	Přijímač Out (RX pin)
RE	Výstup přijímače (LOW-Enable)
DE	Výstup ovladače (HIGH-Enable)
DI	Driver Driver (TX pin)

Modul převodníku USB na RS-485

Jedná se o modul adaptéru USB na RS485, který podporuje WIN7, XP, Vista, Linux, Mac OS a poskytuje snadno použitelné rozhraní RS485 pomocí portu COM v počítači . Tento modul je zařízení typu plug-and-play . Neexistují žádné příkazové struktury, vše, co je odesláno na virtuální port COM, se automaticky převede na RS485 a naopak. Modul je zcela napájen z USB sběrnice. Není tedy potřeba pro provoz externí napájecí zdroj.

Zobrazuje se jako sériový port / COM a je přístupný z aplikací nebo hyper-terminálu. Tento převodník poskytuje poloduplexní komunikaci RS-485. Rozsah přenosové rychlosti je 75 bps až 115200 bps, maximálně až 6 Mbps.

Pro použití tohoto zařízení je na internetu k dispozici různý software Modbus. V tomto výukovém programu se používá software nazvaný Simply Modbus Software.

Jednoduše software Modbus Master

Softwarová aplikace Modbus Master je nutná k odesílání dat na slave zařízení Modbus RS-485 Arduino přes COM.

Jednoduše Modbus Master je testovací software pro datovou komunikaci. Můžete si stáhnout Simply Modbus Master z daného odkazu a dozvědět se o něm více v příručce k softwaru.

Před použitím softwaru je důležité se seznámit s následující terminologií.

ID otroka:

Každému slave v síti je přiřazena jedinečná adresa jednotky od 1 do 127. Když master požaduje data, první bajt, který odešle, je adresa slave. Tímto způsobem každý slave po prvním bajtu ví, zda má nebo nemá ignorovat zprávu.

Kód funkce:

Druhým bajtem zaslaným Masterem je funkční kód. Toto číslo říká podřízenému, ke které tabulce má přistupovat a zda má z tabulky číst nebo zapisovat.

Podporované kódy funkcí registru:

Kód funkce	Akce	Název tabulky
04 (04 hex)	Číst	Analogové vstupní registry
03 (03 hex)	Číst	Analogové výstupy uchovávající registry
06 (06 hex)	Pište svobodně	Registr držení analogového výstupu
16 (10 hex)	Napište více	Analogové výstupy uchovávající registry

Podporované kódy funkcí cívky:

Kód funkce	Akce	Název tabulky
02 (02 hex)	Číst	Diskrétní vstupní kontakty
01 (01 hex)	Číst	Diskrétní výstupní cívky
05 (05 hex)	Pište svobodně	Diskrétní výstupní cívka
15 (0F hex)	Napište více	Diskrétní výstupní cívky

CRC:

CRC je zkratka pro kontrolu cyklické redundance. Jsou to dva bajty přidané na konec každé zprávy Modbus pro detekci chyb.

Potřebné nástroje

Hardware

Arduino UNO
Modul převodníku MAX-485 TTL na RS-485
Modul převodníku USB na RS-485
LED (2)
1k rezistor (2)
16x2 LCD displej
10k potenciometr
Servomotor SG-90

Software

Prostě Modbus Master

Kruhový diagram

Zapojení obvodu mezi modulem převodníku MAX-485 TTL na RS-485 a Arduino UNO:

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

Zapojení obvodu mezi modulem MAX-485 TTL na RS-485 a převodníkem USB na RS-485:

MAX-485 TTL až RS-485

Modul převaděče

Modul USB na RS-485

Propojeno s PC

Připojení obvodu mezi Arduino UNO a 16x2 LCD displejem:

16x2 LCD	Arduino UNO
VSS	GND
VDD	+ 5V
V0	Ovládací kolík potenciometru pro ovládání kontrastu / jasu 16x2 LCD
RS	8
RW	GND
E	9
D4	10
D5	11
D6	12
D7	13
A	+ 5V
K.	GND

Zapojení obvodu mezi 2 LED, servomotorem a Arduino UNO:

Arduino UNO	LED1	LED2	Servomotor
2	Anoda přes 1k rezistor	-	-
5	-	Anoda přes 1k rezistor	-
6	-	-	Pin PWM (oranžový)
+ 5V	-	-	+ 5 V (ČERVENÁ)
GND	GND katody	GND katody	GND (hnědá)

Programování Arduino UNO pro RS-485 Slave MODBUS

Arduino UNO je konfigurováno jako Modbus Slave. Také Arduino UNO je připojen dvěma LED diodami a jedním servomotorem. Podřízené Arduino je tedy řízeno z softwaru Master Modbus. Komunikace mezi Arduino UNO a softwarem Modbus Master se provádí pomocí modulu RS-485. Pro připojení k PC se používá modul převodníku USB na RS-485. A Arduino UNO s modulem převodníku MAX-485 TTL na RS-485 bude celé nastavení vypadat takto:

Pro použití Modbus v Arduino UNO, knihovně se používá. Tato knihovna se používá pro komunikaci s RS-485 Modbus Master nebo Slave přes protokol RTU. Stáhněte si Modbus RTU a přidejte knihovnu do náčrtu podle Sketch-> include library-> Add.zip Library. Programování má několik hlavních kroků, které budou vysvětleny níže.

Zpočátku zahrňte požadovanou knihovnu. Knihovna ModbusRTU je určena pro použití komunikace Modbus RS-485 a knihovna tekutých krystalů je určena pro použití LCD s Arduino UNO a knihovna servo je pro použití servomotoru s Arduino UNO.

#zahrnout #zahrnout #zahrnout

Nyní jsou anodové kolíky LED, které jsou spojeny s kolíky Arduino 2 a 5, definovány jako LED1 a LED2.

#define led1 2 #define led2 5

Dále je objekt pro přístup ke třídě tekutých krystalů deklarován pomocí pinů LCD (RS, E, D4, D5, D6, D7), které jsou spojeny s Arduino UNO.

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

Po dokončení LCD inicializujte servo objekt pro třídu Servo. Také inicializujte objekt sběrnice pro třídu Modbus.

Servo servo; Sběrnice Modbus;

Dále pro ukládání hodnot pro komunikaci Modbus je deklarováno pole se třemi hodnotami inicializovanými nulou.

uint16_t modbus_array = {0,0,0};

Ve funkci nastavení je nejprve nastaven LCD v režimu 16x2 a je zobrazena a vymazána uvítací zpráva.

lcd.begin (16,2); // LCD nastaveno v režimu 16x2 lcd.print ("RS-485 Modbus"); // uvítací zpráva lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("Arduino Slave"); zpoždění (5 000); lcd.clear ();

Poté jsou piny LED1 a LED2 nastaveny jako výstupní piny.

pinMode (led1, VÝSTUP); pinMode (led2, VÝSTUP);

Servo pulzní kolík připojený k PWM kolíku 6 Arduina je připojen.

servo.attach (6);

Nyní jsou pro komunikaci Modbus nastaveny následující parametry. První „1“ představuje Slave ID, druhé „1“ znamená, že k přenosu dat používá RS-485 a „4“ představuje RS-485 DE&RE pin připojený k Arduino UNO.

sběrnice = Modbus (1,1,4);

Modbus slave je nastaven na 9600 baudrate.

Smyčka začíná definicí dotazování sběrnice a sběrnice bus.poll () se používá k zápisu a příjmu hodnoty z nadřazeného modulu Modbus.

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

Tato metoda se používá ke kontrole, zda jsou na sériovém portu k dispozici nějaká data.

Pokud jsou na sériovém portu k dispozici nějaká data, knihovna Modbus RTU zkontroluje zprávu (zkontroluje adresu zařízení, délku dat a CRC) a provede požadovanou akci.

Například pro zápis nebo čtení jakékoli hodnoty z masteru musí ModbusRTU obdržet 16bitové celé číslo bez znaménka a jeho délku z Master Modbus. Toto pole nese data, která jsou zapsána z hlavní jednotky.

V tomto výukovém programu jsou tři pole pro LED1, LED2 a úhel servomotoru.

Nejprve se zapne nebo vypne LED1 modbus_array.

if (modbus_array == 0) // Závisí na hodnotě v modubus_array zapsané Master Modbus { digitalWrite (led1, LOW); // LED nesvítí, pokud 0 lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("L1: OFF"); } else { digitalWrite (led1, HIGH); // LED Svítí, pokud je hodnota jiná než 0 lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("L1: ON"); }

Vedle zapnutí nebo vypnutí se používá LED2 modbus_array.

if (modbus_array == 0) // Závisí na hodnotě v modbus_array zapsané Master Modbus { digitalWrite (led2, LOW); // LED nesvítí, pokud 0 lcd.setCursor (8,0); lcd.print ("L2: OFF"); } else { digitalWrite (led2, HIGH); // LED Svítí, pokud je hodnota jiná než 0 lcd.setCursor (9,0); lcd.print ("L2: ON"); }

Dále pro nastavení úhlu servomotoru se použitý modbus_array a hodnota vytisknou na 16x2 LCD displeji.

int pwm = modbus_array; servo.write (pwm); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("Úhel serva:"); lcd.print (pwm); zpoždění (200); lcd.clear ();

Tím je programování Arduino UNO ukončeno pro práci jako MODBUS Slave. Dalším krokem bude testování jako Modbus Slave.

Testování Arduino UNO jako Rs485 Modbus Slave

Po dokončení připojení obvodu a nahrání kódu do Arduino UNO je čas připojit USB k modulu RS-485 k PC, kde je nainstalován software Simple Modbus Master.

Otevřete správce zařízení a zkontrolujte port COM podle vašeho počítače, kde je připojen modul USB k RS-485, a poté otevřete software Simply Modbus Master 8.1.1.

1. Po otevření softwaru Simply Modbus otevřete nyní možnost Zápis.

2. Po otevření Simply Modbus Master Write. Nastavte parametry

Režim v RTU, COM port podle vašeho PC (můj byl COM6), Baud na 9600, Data Bits 8, Stop bit 1, Parity None a Slave ID jako 1.

3. Poté nastavte první registr jako 40001 a hodnoty pro zápis jsou 3 a kód funkce jako 16 (Write Holding Register).

Poté napište 1 až 40001 (pro LED1 svítí) a 1 až 40002 (pro LED2 svítí) a 90 až 40003 (pro úhel servomotoru) a poté klikněte na tlačítko ODESLAT.

Můžete vidět, jak stav LED svítí, tak úhel serva v 90 stupních.

4. Poté zadejte 40001 jako 1 a 40002 jako 0 a 40003 jako 180 a klikněte na tlačítko ODESLAT.

5. Nyní píšeme 135 až 40003 a 40001 jako 0 a 40002 jako 1.

Takto lze použít RS-485 Modbus v sériové komunikaci s Arduino UNO jako Slave. V dalším tutoriálu použijeme Arduino Uno jako master v zahájení MODBUS.

Níže naleznete kompletní kód a ukázkové video.

Rs