ESP32 Modbus Master TCP: 7 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-13 06:57

V této třídě naprogramujete procesor ESP32 jako Modbus TCP Master.

Použijeme dvě zařízení, která obsahují tento procesor: Moduino ESP32 a Pycom. Obě zařízení běží v prostředí MicroPytthon. Náš Modbus Slave bude počítač PC se spuštěným softwarem simulátoru Modbus.

Budete potřebovat:

• Zařízení Moduino ESP32 nebo Moduino Pycom (na tomto webu se dozvíte více o zařízení Moduino ESP32 a o kontrole zařízení Pycom)
• PC s operačním systémem Linux
• Port RS-232/RS-485 ve vašem počítači nebo převodník USB na RS-232/RS-485

Krok 1: Stáhněte a spusťte Modbus TCP Slave Simulator

Stáhněte si simulátor Modbus Slave z https://www.modbusdriver.com/diagslave.html. Poté otevřete stažený archiv a rozbalte verzi pro operační systém Linux.

Spusťte program z konzoly s argumentem -p:

./diagslave -p

je port, kde bude fungovat server Modbus Slave. Pro protokol Modbus je standardně 502, ale můžete použít jiný.

V Linuxu porty nižší než 1024 nemohou používat programy spuštěné od běžného uživatele (nikoli oprávnění root).

Pamatujte si, jaký port používáte. Tato hodnota bude nutná později.

Krok 2: Připravte počítač na připojení k zařízení

K navázání připojení k zařízení a odeslání souborů do něj budete potřebovat nějaké programy.

Nainstalujte prostředí Python a pip (pokud jej nemáte):

apt-get install python3

apt-get install python3-dev curl "https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py" -o "get-pip.py" python3 get-pip.py

Nainstalujte picocom:

apt-get install picocom

Tento program je potřeba k připojení k zařízení a provádění příkazů na něm. Nainstalujte mpfshell:

pip install mpfshell

Tento program vám umožňuje odesílat soubory do zařízení.

Můžete jej také nainstalovat ze zdrojů. Viz tato stránka:

Krok 3: Připravte zařízení a připojte se k němu

K připojení zařízení Moduino nebo Pycom k PC potřebujete port nebo převodník RS-232/RS-485. Zkontrolujte verzi svého zařízení (jaký typ portu používá) a najděte příslušný port nebo převodník.

1. Připojte zařízení k počítači
2. Poté k němu připojte napájecí zdroj

Připojte zařízení k počítači a poté k němu připojte napájení. K modulu Moduino ESP32 (pokud má tento port) můžete také připojit ethernetový kabel.

Připojení by mělo být jako na fotografiích výše

Najděte cestu k portu, který se používá pro připojení zařízení. Může to být například: /dev /ttyS1, /dev /ttyUSB0.

U převodníků USB bude cesta obsahovat slovo USB.

K zařízení se můžete připojit pomocí programu picocom:

picocom /dev /ttyUSB0 -b 115200

Příkazový řádek zařízení vypadá podobně jako jeden z těchto obrázků níže.

Moduino ESP32: Viz zde

Moduino Pycom: Podívejte se zde

Krok 4: Nahrajte hlavní knihovnu Modbus

github.com/pycom/pycom-modbus/ Ke komunikaci s Modbus Slave potřebujete příslušnou knihovnu. Knihovny pro Pycom nejsou kompatibilní s Moduino. Zkontrolujte pokyny, které odpovídají vašemu zařízení.

Před odesláním souborů zavřete picocom: stiskněte Ctrl+A a poté Ctrl+X klávesy.

Knihovna uModBus pro Moduino ESP32 vychází z knihovny pycom-modbus pro Moduino Pycom. Je upraven tak, aby fungoval na běžném zařízení ESP32. Má také další metody close () pro třídy konektorů.

1) Moduino ESP32

Stáhněte si knihovnu z https://github.com/techbase123/micropython-modbus. Rozbalte archiv a odešlete všechny 4 soubory do zařízení Moduino.

Nahrajte je pomocí mpfshell. Spusťte tento program v adresáři s těmito soubory.

Připojte se k zařízení spuštěním: TOTO

ttyUSB0 je název sériového portu, ke kterému je připojeno zařízení.

Změňte adresář na /flash /lib pomocí příkazu:

cd /flash /lib

Vložte všechny soubory pomocí příkazů:

vložte uModBusConst.py

vložte uModBusFunctions.py vložte uModBusTCP.py vložte uModBusSerial.py

PŘÍKLAD

Poté ukončete konzolu příkazem exit a restartujte zařízení tlačítkem Reset.

2) Moduino Pycom

Stáhněte si knihovnu z https://github.com/pycom/pycom-modbus/. Rozbalte archiv a odešlete obsah adresáře uModbus do zařízení. Nahrajte je pomocí mpfshell. Spusťte tento program v adresáři s těmito soubory.

Připojte se k zařízení spuštěním:

otevřete ttyUSB0

ttyUSB0 je název sériového portu, ke kterému je připojeno zařízení.

Změňte adresář na /flash /lib, vytvořte adresář uModbus a zadejte jej příkazy:

cd /flash /libmd uModbus cd uModbus

Vložte všechny soubory pomocí příkazů:

vložte const.py

vložte functions.py vložte tcp.py vložte serial.py

Poté ukončete konzolu příkazem exit a restartujte zařízení tlačítkem Reset.

PŘÍKLAD

Krok 5: Připojte se k síti

Příkazy k navázání spojení se u modulů Moduino a Pycom liší.

Připojte se k zařízení pomocí picocom a proveďte příslušné příkazy. Zařízení Moduino můžete připojit k síti pomocí kabelu nebo bezdrátově. Následující příklady předpokládají, že vaše síť má funkční server DHCP.

V opačném případě zařízení nezíská IP adresu. Podpora Wi -Fi je k dispozici v každém Moduino. Ethernetový port je volitelný a ne všechna zařízení jej mají.

1) Moduino ESP32

Připojení k WiFi

Na zařízení proveďte následující příkazy:

from netWiFi import netWiFiwifi = netWiFi (netWiFi. WIFI_STA, 'ESSID', 'PASS') wifi.start ()

Nahraďte ESSID názvem vaší WiFi sítě a PASS heslem.

Po nějaké době po spuštění start () byste měli získat IP adresu, která byla přiřazena vašemu zařízení.

Připojení k ethernetové síti

Připojte zařízení ke kabelové síti pomocí ethernetového kabelu.

Poté spusťte následující příkazy:

z netETH import netETHeth = netETH () eth.start ()

Po nějaké době po spuštění start () byste měli získat IP adresu, která byla přiřazena vašemu zařízení.

2) Moduino Pycom

Připojte se k WiFi

Na zařízení proveďte následující příkazy:

ze síťového importu WLANwlan = WLAN (režim = WLAN. STA) sítě = wlan.scan () pro síť v sítích: if net.ssid == 'ESSID': print ('Network found!') wlan.connect (net.ssid, auth = (net.sec, 'PASS'), timeout = 5000), když není wlan.isconnected (): machine.idle () print ('WLAN connection failed!') break

Nahraďte ESSID názvem vaší WiFi sítě a PASS heslem.

Krok 6: Inicializace komunikace pomocí Modbus Slave

Knihovny Modbus Master jsou pro obě zařízení podobné

Liší se inicializací.

1) Inicializujte uModBus na Moduino ESP32

Vykonat:

z uModBusTCP importujte uModBusTCP jako TCP

2) Inicializujte uModBus na Pycomu

Vykonat:

z uModbus.tcp importovat TCP

Otevřené připojení

Poté otevřete spojení s:

modbus = TCP ('IP', PORT, 60)

kde:

• IP - ip adresa vašeho PC se simulátorem Modbus Slave
• PORT - port Modbus Slave
• 60 je časový limit

Pokud během provádění příkazů ke čtení/zápisu dojde k následující chybě: PŘÍKLAD

vykonat:

pro Moduino ESP32:

modbus.close ()

pro Moduino Pycom:

modbus._sock.close ()

a poté znovu vytvořte připojení:

modbus = TCP ('IP', PORT, 60)

Je důležité zavřít soket před obnovením připojení. Zařízení omezilo množství dostupného připojení soketu.

Krok 7: Čtení a zápis registrů

Modbus podporuje několik funkcí pro čtení a zápis registrů.

Knihovna uModBus má metodu pro každou funkci:

1. read_coils
2. read_discrete_inputs
3. read_holding_registers
4. read_input_registers
5. write_single_coil
6. write_single_register

Nejprve si napíšeme nějaké hodnoty.

1) Zapisujte cívky (funkce: 5)

Zapište 1 hodnotu do 200 registrů od slave 1:

modbus.write_single_coil (1, 200, 0xFF00)

První argument je pro slave id, v našem případě 1.

Za druhé je číslo registru a žízeň je hodnota. Za 1 zde musíte vložit 0xFF00. Zapište 0 až 201 registr od slave 1:

modbus.write_single_coil (1, 201, 0)

Tato metoda umožňuje zápis pouze logických hodnot: 0 nebo 1.

2) Zápis registrů (funkce: 6)

Nyní zapište některé celočíselné hodnoty do několika registrů.

Zapište podepsanou hodnotu 111 k registraci 100 z podřízené jednotky 1:

modbus.write_single_register (1, 100, 111, True)

První argument je slave id, druhý číslo registru a třetí je nová hodnota. Poslední argument definuje, zda má být hodnota nastavena jako podepsané číslo. Výchozí hodnota je True. Není třeba to nastavovat.

Zapište podepsanou hodnotu -457 do registru 101 z podřízené jednotky 1:

modbus.write_single_register (1, 101, -457)

Zapište nepodepsanou hodnotu 50 do registru 100 ze slave 3:

modbus.write_single_register (3, 100, 50, False)

Tato metoda umožňuje zápis celočíselných hodnot do jednoho registru.

Jeden registr může obsahovat 16 bitových hodnot.

Metoda vrací True je vstupní hodnota je platná a False, pokud ne. Hodnota je zapsána, i když je neplatná (příliš velká pro registr)

3) Přečtěte cívky/diskrétní vstupy

Nyní si přečteme zapsané booleovské hodnoty. Chcete -li číst registr s čtecí cívkou funkce 1, spusťte:

modbus.read_coils (slaveId, register, count) [0: count]

Chcete -li přečíst registr s funkcí 2 číst diskrétní vstup, spusťte:

modbus.read_discrete_inputs (slaveId, register, count) [0: count]

kde:

• slave -id - id virtuálního slave (simulátor slave přijímá všechna platná ID)
• registr - registrační číslo pro čtení
• count - množství registrů, které se mají přečíst (vložte požadované množství na obě místa)

Tyto metody vrací pole s booleovskými hodnotami. Každá hodnota odpovídá každému registru.

Fragment: [0: count] je potřebný, protože tato metoda vrací více hodnot než count. Vrací vždy množství hodnot, které je dělitelné 8. Další hodnoty jsou Falešné a neodpovídají žádnému registru.

Přečtěte si naše booleovské hodnoty oběma metodami:

modbus.read_coils (1, 200, 2) [0: 2] modbus.read_discrete_inputs (1, 200, 2) [0: 2]

Výsledek bude vypadat takto: PŘÍKLAD

True odkazuje na 1 hodnotu, False na 0.

4) Číst registry

Nyní načtěte hodnoty z registrů zapsaných pomocí funkce 6.

Chcete -li číst registry s funkcí 3, podržte registry, spusťte:

modbus.read_holding_registers (slaveId, register, count, signed = True)

Chcete -li číst registry s funkcí 4 číst vstupní registry, spusťte:

modbus.read_input_registers (slaveId, register, count, signed = True)

kde:

• slave -id - id virtuálního slave
• registr - registrační číslo pro čtení
• count - množství registrů, které se mají přečíst
• podepsané - označuje, zda by se s načtenými hodnotami mělo zacházet jako s čísly se znaménkem, nebo ne. Výchozí stav: True

Návratová hodnota je n -tice s požadovaným počtem registrů.

Číst registry nastavené v předchozím bodě:

modbus.read_holding_registers (1, 100, 2, True) modbus.read_input_registers (1, 100, 2, True) modbus.read_holding_registers (3, 100, 1, False) modbus.read_input_registers (3, 100, 1, False)

Výsledky by měly vypadat jako na tomto snímku obrazovky: PŘÍKLAD

V další lekci se naučíte, jak vytvořit Modbus RTU Master na zařízení s podporou ESP32.