2020-12-06 labview用I/O Server连接modbus(填坑)

简介

modbus是一种比较通用的协议,用来做数据采集很方便,也很便宜,至少比NI的板卡便宜两个量级,但是配置较为复杂,同时采集速率并不高。对于1s左右采样间隔的数据来说,modbus是一种非常合适的方式。

labview使用modbus有很多种方法,其中最方便地第一种就是用共享变量引擎(Shared Variable Engine, SVE)来读写modbus的寄存器(类似模拟IO)和线圈(数字IO)。其他方法比较繁琐,因此这里只研究了这种labview使用I/O Server访问modbus的方式,其它的比如采用VISA的modbus串口/TCP VI进行读写的方式以及采用OPC服务器进行读写的方式在这里就不研究了。

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这里采用的win10 64bit中文版系统,Labview 2018(和谐版),同时安装了分布式控制系统(Distributed Control System, DSC),这样就可以使用modbus I/O Server了,根据官网资料,除了labview,必须还要安装DSC或者RT模块,才能使用modbus,其中最好是安装DSC模块。

这里的系统架构如下图所示,Labview负责逻辑和前端展示,与PLC的modbus协议进行交互是通过I/O Server完成的。I/O Server其实是NI 的共享变量引擎SVE的一种插件。所以在运行的时候需要安装和启动SVE。

图:系统架构

这个SVE一般在windows里面是以服务形式安装的,安装的服务名为NITaggerService,安装位置是在C:\Program Files (x86)\National Instruments\Shared\Tagger。如果是SVE的一些问题,可以查看这个服务是否启动。但是坑爹的NI没有说log文件在哪儿,有时候查错很麻烦。

安装了DSC之后,就可以启用modbus I/O Server了,对于中文Win10系统装labview 2018而言,坑的地方在于你按照官网教程走完是不行的,会出现modbus变量无法读取的问题,并且显示链接已经断开。如果你手动启动SVE服务(即:NITaggerService),当时是可以启动的,然后你用NI分布式系统管理器(NI distributed system manager)查看变量会不成功,再看服务已经停止了,但是由于没有log文件,所以我们也不知道它什么时候停止的。

后来发现一个方法可以修正这个问题:在NI分布式系统管理器中重新编辑一次I/O Server(参考下土),再在“操作”菜单下点击“启动本地共享变量引擎”,所有的值就正常了。 


点击这里编辑I/O Server


这里选择Modbus serial或者Ethernet,第一次打开时这里是显示<65535>,既不是modbus serial又不是modbus ethernet,怀疑这是一个bug,可能和汉化有关

细节

modbus在I/O Server中的的地址设置比较诡异,是按照[数据解释类型][功能码地址头][PLC格式的起始地址].[位]来区分的。

比如SD400002,其中数据解释类型是SD,表示有符号的双字整数(Signed DWord Integer),双字意味着这是个32位的整数,需要两个寄存器,功能码地址头是4,表示功能码是3,即modbus的保持寄存器(Holding Register)字段,后面的PLC格式的起始地址是5位的00002,也就是从第2个寄存器开始,连续取2个寄存器(即00002和00003),组合成有符号的双字整数。

至于组合的过程涉及到大小端(Endianness)的问题,大小端涉及到byte order和word order的问题,一个word就是一个寄存器(16位),一个byte是8位,当一个寄存器中的两个byte组合并解释为变量的具体取值的时候,可以选择把哪个byte放到前面,哪个byte放到后面,这就是byte order,大部分情况下,byte order是大端在前(big endianness),而word order则是在两个寄存器储存的两个16位的字(word),如何组成32位的数据,不同的厂商会有不同的约定,这个就差异比较大了,需要查看手册。

NI的modbus I/O Server中,word order可以在高级选项中设置,但是byte order是没有地方可以设置的。


modbus I/O Server中 设置Word Order的地方

此外,NI还有一个比较坑爹的地方是它的modbus tcp连接不支持502以外的端口。也就是一个IP地址最多只能对应一个modbus,虽然可以靠Unit ID来进行区分,但是实际使用中也可能存在用不同端口区分设备的情况。


参考

1.[How LabVIEW Uses I/O Servers](https://www.ni.com/zh-cn/innovations/white-papers/12/how-labview-uses-i-o-servers.html)

2. [Connect LabVIEW to Any PLC Using OPC](https://knowledge.ni.com/KnowledgeArticleDetails?id=kA03q000000x0MPCAY&l=zh-CN)

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