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介绍
Node-RED编程基础
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核心节点
例子:
使用Node-RED搭建一个天气预报面板
基于 SIMATIC IOT2040 的 Node-RED S7 通信
[提醒] 由于技术有限,错误在所难免,如有错误,希望您不吝赐教,指出文章错误。
Modbus
Modbus是一种串行通信协议,是Modicon公司(现在的施耐德电气 Schneider Electric)于1979年为使用可编程逻辑控制器(PLC)通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准(De facto),并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。
通俗的讲,Modbus的本质就是通过寄存器、线圈与其它设备交换数据。
Modbus与Modbus TCP 、Modbus RTU、Modbus ASCII
Modbus是一簇协议,包含RTU、TCP、ASCII,Modbus并没有规定物理层。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus协议。ASCII与RTU协议规定了信息、数据的结构、命令和应答的方式,采用Master/Slave方式,即Master端发出数据请求信息,Slave端接收到正确信息后就可以发送数据到Master端以响应请求;Master端也可以直接发送信息修改Slave端的数据,实现双向读写。
Modbus协议会对数据数据进行校验,ASCII采用LRC校验,RTU采用16位CRC校验,TCP由于可靠传输无需校验。
这三者的具体实现也有会所不同,TCP与RTU方式差别较小,具体参照详细。
总的来说Modbus TCP/RTU/ASCII这三者是Modbus协议的具体实现。最显而易见的就是,TCP通过以太网传输,RTU通过RS232C或RS422/RS485传输。
Modbus功能码
功能码 | 名词 | 作用 |
---|---|---|
01 | 读线圈状态 | 取得一组逻辑线圈的当前状态(ON/OFF) |
02 | 读取输入状态 | 取得一组开关输入的当前状态(ON/OFF) |
03 | 读取保持寄存器 | 在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值 |
04 | 读取输入寄存器 | 在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值 |
05 | 强置单线圈 | 强制一个逻辑线圈的通断状态 |
06 | 预置单寄存器 | 把具体二进制值装入一个保持寄存器 |
07 | 读取异常状态 | 取得8个内部线圈的通断状态,这8个线圈的地址由控制器决定 |
08 | 回送诊断检验 | 把诊断检验报文送从机,以对通信处理进行评估 |
09 | 编程 (只用于484) | 使主机模拟编程器作用,修改PC从机逻辑 |
10 | 控询(只用于484) | 可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信,探询该从机是够已完成其操作任务,仅在含有功能码9的报文发送后,本功能码才发送 |
11 | 读取事件计数 | 可使主机发出单询问,并随即判定操作是否成功,尤其是该命令或其他应答产生通信错误时 |
12 | 读取通信事件记录 | 可使主机检索每台从机的Modbus事务处理通信事件记录。如果某项事务处理完成,记录会给出相关错误。 |
13 | 编程(184/384/484/584) | 可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑 |
14 | 探询(184/384/484/584) | 可使主机与正在执行任务的从机通信,定期控询该从机是否已完成其程序操作,仅在含有功能码13的报文发送后,本功能才得发送 |
15 | 强置多线圈 | 强置一串连续逻辑线圈的通断 |
16 | 预置多寄存器 | 把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器 |
17 | 报告从机标识 | 可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态 |
18 | (884和Micro84) | 可使主机模拟编程功能,修改PC的状态逻辑 |
19 | 重置通信链路 | 发生非可修改错误后,使从机复位于已知状态,可重置顺序字节 |
20 | 读取通用参数(584L) | 显示拓展存储器文件中的数据信息 |
21 | 写入通用参数(584L) | 把通用参数写入拓展存储文件,或修改之 |
22 ~ 64 | 保留以备用户功能所用 | 留作用户功能的拓展编码 |
73 ~ 191 | 非法功能 | |
120 ~ 121 | 保留 | 留作内部使用 |
128 ~ 255 | 保留 | 用于异常应答 |
注:
常用的为1、2、3、4、15、16. 这6个功能即可实现对下位机数字量、模拟量的读写操作。
Node-RED中的Modbus
手头没有设备 暂时通过模拟演示
往常编写上位机程序可能需要手工根据数据格式构造数据封包,但目前有多别人造好的轮子装上就可以直接跑,何乐而不为?
安装Modbus节点
在Node-RED上模拟Modbus通讯
Modbus Server在本地127.0.0.1:10502
以Modbus-TCP的方式模拟了一个Modbus Server。
其它设备可以直接通过Modbus-TCP直接连接该服务器。
Modbus Server
端口尽量不要改动,如要改动要切换到管理员权限。
Modbus Client
端口与Server保持一致,
0.0.0.0
与localhost
可以认为是一样的Type
有TCP
,Serial
,Serial Expert
三个可选项。Modbus TCP选择
TCP
(本例中使用此选项), Modbus RTU选择Serial
(串口, 未尝试).
读操作
本例读取0~9号寄存器中的值
首先通过inject
间断触发当前流,达到轮询效果。
在function
中, 写入如下代码,fc
为功能码,unitid
为设备ID,address
为地址,如读取多个寄存器为起始地址,quantity
为数量,读取单个为1.
msg.payload = {
'fc': 3,
'unitid': 1,
'address': 0,
'quantity': 10
};
return msg;
其次,在function
节点后添加Modbus Flex Getter
节点,选择上一步添加的Client,该节点有两个输出,1号输出为读取的寄存器的值,可继续进行处理, 2号输出作为响应输入。
写操作
本例中随机生成10个int
组成数组,写入0~10号寄存器
大致流程与读操作类似,function
有一点不同
msg.payload = {
'value': msg.payload,
'fc': 16,
'unitid': 1,
'address': 0,
'quantity': 10
};
return msg;
总体示例,导入的话,要添加Random节点
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通过Modbus Slave在局域网模拟Modbus通信
在Modbus Slave中按F3配置连接,使用Modbus TCP/IP, 端口设置为502。
建立多个 Slave以模拟不同的功能。
在Node-RED上配置客户端。
按下述方式连接。function与上例相同。
某个时间点,Node-RED上读取的信息如下
Modbus Slave数据如下
其中数据是由Node-RED中的Inject节点与Random节点配合随机生成,由此可见以实现Node-RED