วิธีการเชื่อมต่อกับโปรโตคอล Modbus/TCP โดยใช้ Node-RED

Question

Modbus/TCP เป็นโปรโตคอลที่ใช้กันแพร่หลายในหลายๆอุปกรณ์ ผู้ใช้สามารถเชื่อมต่อให้ดึงข้อมูลจากอุปกรณ์ หรือเขียนค่าไปยังอุปกรณ์ได้ โดยมีข้อมูลทั้งแบบเป็นค่า Discrete (0, 1) และค่าตัวเลข 16-bit ส่วนของค่าตัวเลขนั้นสามารถนำไปคำนวณเป็นข้อมูลชนิดต่างๆได้ เช่น จำนวนเต็ม จำนวนติดลบ จำนวนทศนิยม หรือตัวอักษร (ASCII)   ในบทความนี้จะเป็นการเชื่อมต่อดึงค่า และเขียนค่าไปยัง Modbus Server (ฝั่งที่เก็บข้อมูล) โดยที่ให้ Node-RED เป็น Modbus Client (ฝั่งที่เขียน-อ่านข้อมูล)     เริ่มต้นจากเปิดหน้าเว็บ Node-RED หากยังไม่มี Node ของ Modbus ให้ทำการดาวน์โหลดและติดตั้ง Modbus Node ก่อน โดยเลือก Manage palette ตามในภาพด้านล่าง    เลือกแท็บ Install เลือกค้นหาคำว่า modbus และกด Install “node-red-contrib–modbus” จากนั้นจึงกด Install อีกครั้งเมื่อมีการถามยืนยัน    เมื่อติดตั้งเสร็จเรียบร้อยจะมีข้อความขึ้นตามด้านล่างนี้ และด้านซ้ายจะมี Node ของ Modbus เพิ่มเข้ามา   การอ่านและเขียนค่าตัวเลข  ในบทความนี้จะเชื่อมต่อกับ Modbus Simulator ชื่อ ModSim โดยได้ตั้งค่าให้ Device ID = 1 ส่วน Address  เริ่มตั้งแต่ 40001 ถึง 40002 และใช้ Function Code (FC) = 03 (Holding Register) และชนิดของข้อมูลเป็น 16-bit unsigned integer  Function Code (FC) ทั้ง 4 แบบแตกต่างกันดังนี้  01: Coil Status= ค่า 0 หรือ 1, Read/Write, Address ขึ้นต้นด้วย 0  02: Input Status = ค่า 0 หรือ 1, Read only, Address ขึ้นต้นด้วย 1  03: Holding Register= ค่าตัวเลข 16-bit, Read/Write, Address ขึ้นต้นด้วย 4  04: Input Register = ค่าตัวเลข 16-bit, Read only, Address ขึ้นต้นด้วย 3    เริ่มเขียน Node-RED ให้อ่านค่าโดยลาก Node “Modbus Read” คลิกสองครั้งที่ Node  และเลือก Add new modbus-client หลังจากนั้นจึงกดที่รูปดินสอเพื่อเพิ่ม modbus-client   ใส่ข้อมูล connection และคลิก Add  Nameชื่อการเชื่อมต่อ (สามารถตั้งชื่อเองได้)  Typeชนิดของการเชื่อมต่อเป็น TCP  HostIP Address ของอุปกรณ์ Modbus/TCP   (ในที่นี้ใช้เป็น IP Address ของเครื่องที่ติดตั้ง Modbus Simulation ไว้)  PortDefault เป็น 502 แต่หากคู่มือของอุปกรณ์เป็น port อื่น ต้องเปลี่ยนตามอุปกรณ์นั้น  Unit-IDอ้างอิงตามคู่มือของอุปกรณ์ หากไม่มีให้เป็น 1    ใส่ข้อมูล Address และ Function Code และคลิก Done  Nameชื่อ Node (สามาถตั้งชื่อเองได้)  FCFunction Code ให้ตรงกับข้อมูลที่ต้องการ  AddressAddress เริ่มต้นของข้อมูลที่ต้องการ ใน Node นี้เริ่มต้นจาก 0 เพราะฉะนั้นหากคู่มือของ  อุปกรณ์เริ่มจาก 1 จะต้องใส่ค่าโดยลดมา 1 Address  Quantityจำนวน Address ทั้งหมดที่ต้องการอ่านค่า (ต้องต่อเนื่องกัน)  Poll Rateความถี่ในการอ่านค่า โดยเลือกตัวเลข และหน่วย    ลาก Node “Debug” มาวางและต่อสายเชื่อมกัน แล้วกด Deploy   ดูในหน้าต่าง Debug จะเห็นว่าค่าที่อ่านได้จะเป็น Array และตรงกับค่าใน Modbus Simulator    สามารถนำค่าจาก Array มาทำการสเกลจาก 0-65535 เป็น 0-100 และไปแสดงใน Chart ได้โดย เริ่มจากนำ Change มาต่อหลัง Modbus Read และตั้งค่าโดยเลือก Set msg.payload เป็น expression และแก้ไข expression ดังในภาพด้านล่าง    นำค่าที่ 0 ของ Array มาคำนวณ ดังในภาพด้านล่าง สูตรนี้จะคำนวณค่าให้อยู่ใน 0-100 และมีทศนิยม 2 จุด แล้วคลิก Done    กด Add เพื่อ Set msg.topic ขึ้นมาอีกค่าหนึ่ง เนื่องจาก Series ใน chart จะแยกโดย topic    ทำเช่นเดียวกันสำหรับค่าอื่นๆใน Array หลังจากนั้นจึงเพิ่ม Node “chart” และเชื่อมเส้นจากค่าที่คำนวณและใส่ topic แล้วมายัง chart ตั้งค่ารูปแบบการแสดงผลตามต้องการ    เมื่อ Deploy และดู Dashboard จะพบว่ามีค่าจาก Modbus มาแสดงใน chart แล้ว   ส่วนในกรณีการเขียนค่ากลับ ใช้ Node “Modbus Write” โดยลากเส้นให้ค่าที่คำนวณใหม่กลับเข้าไปยัง Modbus server Address ที่ 40003    ตั้งค่าใส่ข้อมูล Address และ Function Code และคลิก Done  Nameชื่อ Node (สามาถตั้งชื่อเองได้)  Unit-Idใส่ Device ID ของอุปกรณ์ตามคู่มือ หากไม่มีในคู่มือให้ใส่ 1  FCFunction Code ให้ตรงกับข้อมูลที่ต้องการ  FC 5Force Single Coilเขียนค่า 0, 1 จำนวน 1 address  FC 6Preset Single Registerเขียนค่าตัวเลขจำนวน 1 address  FC 15Force Multiple Coilsเขียนค่า 0, 1 มากกว่า 1 address ต่อกัน  FC 16Preset Multiple Registersเขียนค่าตัวเลขมากกว่า 1 address ต่อกัน  AddressAddress เริ่มต้นที่ต้องการเขียนค่า ใน Node นี้เริ่มต้นจาก 0 เพราะฉะนั้นหากคู่มือของ  อุปกรณ์เริ่มจาก 1 จะต้องใส่ค่าโดยลดมา 1 Address  Quantityจำนวน Address ทั้งหมดที่ต้องการเขียนค่า (ใช้เมื่อ FC เป็น 15 หรือ 16)  Serverเลือกการตั้งค่าอุปกรณ์เชื่อมต่อที่ต้องการเขียนค่าไป      เมื่อลอง Deploy จะเห็นว่าค่าที่ต้องการได้เขียนกลับไปยัง Modbus server แล้ว    ส่วน Node เกี่ยวกับการอ่านค่า Modbus อื่นๆ เช่น Modbus Getter และ Modbus Flex Getter สามารถนำมาใช้ได้เช่นกัน แต่การใช้งานจะต่างกันในส่วนที่  Modbus Getterต้องมี Trigger เป็น input เข้ามาจึงจะอ่านค่าแต่ละครั้ง    Modbus Flex Getterสามารถรับ Unit Id, FC, start address, quantity เป็น input ได้ node นี้จึงมี ความยืดหยุ่นในการใช้งานมากกว่า และใช้ในกรณีที่ต้องอ่านค่ามากกว่า 10 nodes ต่อ 1 connection    การอ่านและเขียนค่า 0, 1  ใน Modbus simulator สร้าง Coil Status address 00001-00002   ใช้ Node “Modbus Read” ในการอ่านค่า โดยตั้งค่าให้ FC เป็น FC 1: Read Coil Status    ใช้ Node “Change” ในการนำค่าจาก Array ที่ 0 (msg.payload[0]) ออกมาเป็น msg.payload และนำไปใช้งานต่อได้ เช่น ออกไปยัง Text    ดูคลิปวีดีโอได้ที่นี่     สามารถเข้าร่วมกลุ่ม เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูล อัพเดทข่าวสาร รีวิว รวมถึงแชร์ไอเดียการนำ SIEMENS IoT ไปใช้ในงาน application ต่างๆ Link : https://www.facebook.com/groups/SiemensIoTApplication/ —————————————————————–สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ทาง INBOXโทร : 0-2540-2299Email : nuttakan@ibcon.comLine@ : @ibcon (มี @ ข้างหน้า)