راه اندازی مدباس توسط آردوینو UNO از بستر 485 و ارتباط با یک سنسور دما.

راه اندازی مدباس توسط آردوینو

آبان ۲۸, ۱۴۰۲
ارسال توسط Paradise Electronic

آشنایی با مدباس و جایگاه آن در اتوماسیون صنعتی

امروزه کاربرد شبکه‌های صنعتی نظیر مدباس بر کسی پوشیده نیست. در گذشته برای ارتباط بین دو دستگاه لازم بود سیگنال‌های کنترلی توسط سیم‌کشی یک به یک به هم متصل شوند (Hardwire)؛ حال اینکه امروزه به‌سادگی توسط یک زوج سیم یا فیبر نوری این ارتباط برقرار می‌شود. این ارتباط در سیستم‌های کنترل، مانیتورینگ و سیستم‌های کنترل نظارتی SCADA به‌وفور مشاهده می‌شود.

در صنعت از چند نوع شبکه استفاده می‌شود که برخی از آن‌ها بیشتر مورد‌استفاده هستند:

Industrial Ethernet
Profibus
Modbus
Foundation Fieldbus
ASI

در این قسمت از پروژه های آردوینو سعی داریم به زبان ساده و به‌دور از مباحث پیچیده‌ی شبکه و لایه‌های نرم‌افزاری، با آردوینو ارتباط modbus را پیاده‌سازی کنیم. پس با سیسوگ همراه باشید.

آیا می‌توان از آردوینو در صنعت استفاده کرد؟

از گذشته تا کنون هر زمان صحبت از طرح برد کنترلری در زمینه‌ی صنعت می‌شده است، PLC ها در اوج قله و تقریباً بدون هیچ رقیبی خود‌نمایی می‌کرده‌اند. البته این موفقیت بی‌دلیل هم نیست.

در نقطه‌ی مقابل، آردوینو یک برد ساده با امکانات محدود، که برای روی میز و کاربردهای آموزشی معرفی شده است. حتی فکر کردن به اینکه یک برد آردوینو بخواهد مثلاً یک کوره‌ی القایی را کنترل و یا مانیتور کند، کمی دور از ذهن است.

حال اگر بخواهیم این کار را بکنیم چطور عمل کنیم؟

در اینجاست که پروتکل مدباس اهمیت خود را نشان می‌دهد. شاید نتوان به این سادگی‌ها از یک برد آردوینو به‌عنوان قلب یک کوره‌ی القایی در توان‌های بالا استفاده کرد ولی به‌سادگی می‌توان از آن در کارهای دیگری مثل مانیتور کردن استفاده کرد.

سنسور حرارت

در این مقاله سعی می‌کنیم داده‌های یک سنسور درجه حرارت را توسط پروتکل مدباس در یک شبکه SCADA توسط آردوینو دریافت کنیم. رجیستر و داده‌های سنسور مطابق جدول زیر است:

Command Name	Command Number
Read Holding Register	03
Write (Preset) Single Register	06
Return Slave ID	17

Address	Bytes	Range	Defaults (°C /°F)	Register and Description
0 to 3	4	–	–	Serial Number -4 byte value. Read-only
4 to 5	2	–	–	Serial Version -2 byte value. Read-only
6	1	255	254	ADDRESS. Modbus device address
100	2	0-1000	–	ROOM TEMPERATURE reading in DegF
101	2	0-600	–	ROOM TEMPERATURE reading in DegC
304	2	0-1000	–	Relative Humidity reading. Writing a humidity value to the register will do calibration.

شیلد توسعه‌ی RS232 و RS485 برای آردوینو

برای این‌که بتوان با یک آردوینو با شبکه مدباس ارتباط برقرار کرد می‌توان از یکی از شیلد‌هایی که بستر 232 و یا 485 را فراهم می‌کنند، استفاده کرد. ما در این پروژه از یک مبدل 485 استفاده کرده‌ایم.

شیلد RS-485 یرای آردوینو

برای این منظور از یک برد آردوینو UNO و یک شیلد توسعه و یک مبدل 485 استفاده شده است.

شیلد توسعه آردوینو

سنسور دما و برد آزدوینو و شیلد RS 485

برای سخت‌افزار 485 می‌توانید از شیلدها و مبدل‌های موجود در بازار استفاده کنید. در زیر یک شیلد و نقشه‌ی آن و یک مبدل 232 به 485 نشان داده شده است:

مبدل 232 به 485

شیلد RS 485

سورس برنامه‌ی آردوینو برای ارتباط با پروتکل مدباس

ماژول 485 و سنسور دمای انتخابی خود را متصل کنید و تمام.

#include <Wire.h>

// Cooking API libraries
#include <arduinoUtils.h>

// Include these libraries for using the RS-485 and Modbus functions
#include <arduinoRS485.h>
#include <ModbusMaster485.h>
#include <SPI.h>

// Instantiate ModbusMaster object as slave ID 254
ModbusMaster485 node(254);

// Define one address for reading
#define address 101 

// Define the number of bits to read
#define bitQty 2

void setup()
{
  // Power on the USB for viewing data in the serial monitor
  Serial.begin(115200);

  // Initialize Modbus communication baud rate
  // Only allowed in SOCKET1
  node.begin(9600);

  // Print hello message
  Serial.println("Modbus communication over RS-485");
  delay(100);
}


void loop()
{
  // This variable will store the result of the communication
  // result = 0 : no errors 
  // result = 1 : error occurred  
  int result =  node.readCoils(address,bitQty);

  if (result != 0) {
    // If no response from the slave, print an error message
    Serial.println("Communication error");
    delay(1000);
  } 
  else { 

    // If all OK
    Serial.print("Read value : ");

    // Print the read data from the slave 
    Serial.print(node.getResponseBuffer(0));
    delay(1000);
  }

  Serial.print("\n");
  delay(1000);

  // Clear the response buffer 
  node.clearResponseBuffer();

}

#include <Wire.h>

// Cooking API libraries

#include <arduinoUtils.h>

// Include these libraries for using the RS-485 and Modbus functions

#include <arduinoRS485.h>

#include <ModbusMaster485.h>

#include <SPI.h>

// Instantiate ModbusMaster object as slave ID 254

ModbusMaster485 node(254);

// Define one address for reading

#define address 101

// Define the number of bits to read

#define bitQty 2

void setup()

{

// Power on the USB for viewing data in the serial monitor

Serial.begin(115200);

// Initialize Modbus communication baud rate

// Only allowed in SOCKET1

node.begin(9600);

// Print hello message

Serial.println("Modbus communication over RS-485");

delay(100);

}

void loop()

{

// This variable will store the result of the communication

// result = 0 : no errors

// result = 1 : error occurred

int result = node.readCoils(address,bitQty);

if (result != 0) {

// If no response from the slave, print an error message

Serial.println("Communication error");

delay(1000);

}

else {

// If all OK

Serial.print("Read value : ");

// Print the read data from the slave

Serial.print(node.getResponseBuffer(0));

delay(1000);

}

Serial.print("\n");

delay(1000);

// Clear the response buffer

node.clearResponseBuffer();

}

می‌توانید کتابخانه‌ی RS485 را از لینک زیر دانلود کنید:

arduinoRS485-Modbus-library-v0_4.zip

19 دیدگاه در “راه اندازی مدباس توسط آردوینو”

اوستان گفت:

آذر ۱۲, ۱۳۹۹ در ۱۲:۲۷ ب٫ظ

موردی که در شماتیک توجه مرا جلب کرد استفاده از ترانزیستور 8050 جهت قرار دادن آی سی 485 در حالت سند یا ریسیو بدون نیاز به اشغال پایه اضافی میکرو بود
آیا همیشه میشه از این سیمبندی استفاده کرد یا مختص همین کتابخانه هست ؟

پاسخ

بازتاب: ارتباط آردوینو با HMI (نمایشگرهای صنعتی) - سیسوگ - Sisoog

بازتاب: شبیه سازی مدباس به صورت مجازی روی کامپیوتر - سیسوگ - Sisoog

محمد گفت:

مرداد ۲۲, ۱۳۹۸ در ۲:۳۶ ب٫ظ

سلام من می خواهم با استفاده از محیط آردوینو برای stm32 برنامه بنویسم و پروتکل مودباس را راه اندازی کنم، چه جوری می تونم از این نمونه کد استفاده کنم؟
آیا امکانش هست؟

پاسخ

زئوس Zeus گفت:
مرداد ۲۶, ۱۳۹۸ در ۱۰:۰۱ ق٫ظ
سلام دوست عزیز
امکان که بله قطعا هست ؛ برای این کار تنها نیازه مقداری از برنامه نویسی C++ سر در بیاورید و توابع مروبط به صفر و یک کردن خروجی را تغییر دهید هم چنین روال های ارسال و دریافت داده سریال را جایگذین کنید.
به همین سادگی 🙂
پاسخ

HOSI گفت:

خرداد ۱, ۱۳۹۸ در ۱۲:۱۶ ب٫ظ

سلام
ببخشید این زیاد آموزنده نبود و از توابع آماده استفاده شده بود . ای کاش در مورد پکیج بیشتر توضیح میدادید .
مثلا پکیج چند بایت هست
تاخیر بین هر بایت چقدر هست
و …..
ممنون

پاسخ

زئوس Zeus گفت:
خرداد ۴, ۱۳۹۸ در ۱۱:۰۳ ق٫ظ
امم خوب قبول دارم که جزییات زیادی رو نداشت ولی خوب اینطور هم که گفتید نا آموزنده نبود
میتونید با بررسی توابع و البته کد داخلشون جزییاتی که مدنظرتون هست رو پیدا کنید.
پاسخ

محمد گفت:

خرداد ۲۴, ۱۳۹۷ در ۳:۳۷ ب٫ظ

سلام
کتابخانه spi ایراد دارد در برنامه

پاسخ

زئوس Zeus گفت:
خرداد ۲۷, ۱۳۹۷ در ۱۲:۲۴ ب٫ظ
سلام دوست عزیز
متوجه منظورتون نمیشه ، فکر کنم کتابخانه spi از کتابخانه های خود Arduino است.
میشه بگید چه مشکلی داره یا چه خطایی دریافت می کنید.
پاسخ
1. علیرضا گفت:
  مرداد ۱۹, ۱۳۹۸ در ۱۲:۲۸ ب٫ظ
  سلام کتابخانه modbusRS485 کلا مشکل داره و run نمیشه…حتی مثال هاشم اجرا نمیشه.
  پاسخ
  1. زئوس Zeus گفت:
    مرداد ۲۰, ۱۳۹۸ در ۹:۳۰ ق٫ظ
    اگه بگید چه خطایی دریافت میکنید بهتر میشه کمک کرد.
    پاسخ
    1. علیرضا گفت:
      مرداد ۲۶, ۱۳۹۸ در ۱:۴۵ ب٫ظ
      error library SPI mide k mige mojod nist dar soraty k hast…
    2. زئوس Zeus گفت:
      شهریور ۱, ۱۳۹۸ در ۱۲:۵۷ ب٫ظ
      سلام
      احتمال این که به دلیل آپدیت های جدید آردوینو این مشکل پیش اومده باشه هست
      باید بررسی کنیم ببینیم مشکل دقیقا چیه
      متشکر برای اطلاع رسانی شما
    3. علیرضا گفت:
      مرداد ۲۶, ۱۳۹۸ در ۱:۵۰ ب٫ظ
      یه سوال اینکه من مدباسو با یه کد دیگه نوشتم روش حل شد الان که فانکشن وصل میکنم که فرکانس رو بخونم تو فرکانس های پایین 3hz و تو فرکانس های بالا(2khz) اختلاف چیزی که می خونم تا 30hz هم میرسه نمیدونید مشکل کجاست؟؟؟
      حتی روی سریال خود آردوینو ینو که تست می کنم همین مشکل و دارم.
      حتی کد خواندن فرکانس رو با کانتر نوشتم باز همین مشکل هست.
    4. زئوس Zeus گفت:
      شهریور ۶, ۱۳۹۸ در ۱۰:۵۲ ق٫ظ
      ببخشید متوجه نشدم فرکانس رو به کجا وصل میکنید ؟ چون که مودباس همون سریال خودمون هست یا نهایتا روی شبکه باشه در هر حال نمیتونید بهش فرکناس وصل کنید
      پس احتمالا یه ترانسدیوسر برای تبدیل فرکانس به پروتکل مودباس باید داشته باشید.