Разработка границ IIoT - Использование Modbus

Примечание редактора. Промышленный Интернет вещей (IIoT) обещает обеспечить глубокое понимание промышленных операций и повысить эффективность подключенных машин и систем. Крупномасштабные приложения IIoT полагаются на многоуровневую архитектуру для сбора данных с широкого диапазона датчиков, надежного и безопасного перемещения данных в облако и выполнения анализа, необходимого для обеспечения такого понимания и эффективности. В статье «Разработка промышленных Интернет-приложений» авторы подробно исследуют архитектуру IIoT и обсуждают подходы для удовлетворения широких требований, связанных с этими системами.

По материалам Industrial Internet Application Development, авторы:Алена Траукина, Джаянт Томас, Прашант Тяги, Кишор Реддипалли.

---

Глава 3. Разработка IIoT Edge (продолжение)
Авторы:Алена Траукина, Джаянт Томас, Прашант Тяги, Кишор Реддипалли

Промышленные протоколы M2M - Modbus

В этом разделе мы попытаемся создать простое приложение IoT для отправки данных из модуля симулятора датчика на устройство-приемник (ПК или облако) с использованием концентратора Raspberry Pi и протокола Modbus:

Поток данных от имитатора датчика к приемному устройству

Для устройств с ограниченными аппаратными ресурсами имеет смысл использовать протокол Modbus для последовательной связи. Несмотря на простоту, он имеет несколько открытых и проприетарных реализаций, которые различаются по функциональности.

Обратите внимание, что этот протокол можно использовать на транспортном уровне, но в нашем примере мы собираемся использовать Modbus TCP, работая на уровне приложения.

В следующей таблице вы можете найти более подробное описание протокола, чтобы понять, подходит ли он для ваших нужд:

Ключ Значение Открытый исходный код Да * Уровень OSI Транспорт или приложение Типы данных Целое число, с плавающей точкой, строка, BooleanLimitations • Нет поддержки больших двоичных объектов

• Главный узел регулярно опрашивает каждое устройство на предмет изменения данных *

• Максимум 254 устройства, адресованных по одному каналу передачи данных *

• Разрешены только непрерывные передачи

Возможные операции:чтение и запись регистров и катушек, диагностика, задержка, высокое использование, SMS, GPRS, проводная, беспроводная, ячеистая связь, безопасность, отсутствие сжатия, нет.

Таблица 4:Характеристики протокола Modbus

Значения, отмеченные *, не применимы ко всем реализациям протокола Modbus.

Для сборки приложения нам потребуется следующее:

• Требуемое программное обеспечение:

  • Node.js 6+ ( https:/ /nodejs.org/en/download/ )

  • PostgreSQL ( https://www.postgresql .org / скачать / )

  • Интерфейс командной строки Cloud Foundry ( https:// github.com/cloudfoundry/cli#downloads )

  • Запрос ( https://www.npmjs .com / package / request )

  • Modbus ( https://www.npmjs .com / пакет / modbus )

  • Docker ( https://docs.docker .com / engine / installation / )

• Требуемое оборудование:

  • Raspberry Pi 3 (модель B)

  • Адаптер питания (2A / 5V)

  • Карта microSD (более 8 ГБ) и адаптер SD

  • Кабель Ethernet для проводного сетевого подключения

Подготовка SD-карты

Чтобы подготовить SD-карту, выполните последовательность действий, как описано:

1. Загрузите последний образ Raspbian LITE (доступен по адресу https://raspberrypi.org/downloads/raspbian/ ).

2. Подключите SD-карту к компьютеру и используйте Etcher ( https:// io / ) для прошивки Raspbian . img файл на SD-карту.

3. Включить SSH:

   cd / Volumes / boot
   touch ssh

4. Чтобы включить Wi-Fi, создайте conf со следующим содержанием:

network ={
ssid =”YOUR_SSID”
psk =”YOUR_WIFI_PASSWORD”
}

Чтобы создать файл в консоли Linux, вы можете использовать редактор GNU nano. Он предустановлен в большинстве дистрибутивов Linux. Все, что вам нужно, это запустить nano FILE_NAME команду и следуйте отображаемым инструкциям.

5. Создайте / home / pi / hub

6. Создайте / home / pi / hub / package.json файл со следующим содержанием:

{
«name»:«hub»,
«version»:«1.0.0»,
«description»:«»,
«main»:«index.js», «scripts»:{
«start»:«node index.js»,
«test»:«echo« Ошибка:тест не указан » &&exit 1 ″
},
«автор»:«»,
«лицензия»:«ISC», «зависимости»:{
«modbus»:«0.0.16 »,
« запрос »:« ^ 2.81.0 »
}
}

7. Создайте / home / pi / hub / index.js файл со следующим содержимым, заменив REMOTE-SERVER-ADDRESS.com и АДРЕС ДИСТАНЦИОННОГО ДАТЧИКА с реальными значениями:

   

8. Создайте / home / pi / hub / Dockerfile файл со следующим содержанием:

ОТ hypriot / rpi-node:boron-onbuild
RUN apt-get update &&apt-get install -y libmodbus5

9. Создайте / home / pi / sensor

10. Создайте / home / pi / sensor / package.json файл со следующим содержанием:

{
«name»:«sensor»,
«version»:«1.0.0»,
«description»:«»,
«main»:«index.js», «scripts»:{
«start»:«node index.js»,
«test»:«echo« Ошибка:тест не указан » &&exit 1 ″
},
«автор»:«»,
«лицензия»:«ISC», «зависимости»:{
«modbus»:«0.0.16 ”
}
}

11. Создайте / home / pi / sensor / index.js файл со следующим содержимым, заменив REMOTE-HUB-ADDRESS.com с реальной стоимостью:

    

12. Создайте / home / pi / sensor / Dockerfile файл со следующим содержанием:

ОТ hypriot / rpi-node:boron-onbuild
RUN apt-get update &&apt-get install -y libmodbus5