ARMxy 嵌入式工业计算机的 ModbusTCP 与 MQTT 通信步骤

于 2024-09-24 14:53:52 发布
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文章标签： 嵌入式硬件 arm开发 linux
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版权

引言

在工业自动化领域，实时数据采集对于优化生产流程和提高设备效率至关重要。Modbus RTU作为一种广泛应用的工业通信协议，因其简单可靠而备受青睐。Node-Red作为一款强大的可视化编程工具，能够极大地简化数据流的创建与管理，使其成为实现设备间互联互通的理想选择。

本文将详细介绍如何在钡铼技术的ARMxy工业计算机上使用Node-Red工具，通过Modbus RTU协议来采集M160T IO模块的数据。通过具体的步骤演示，我们将展示从配置环境到成功读取IO模块信息的全过程。无论您是刚刚接触工业物联网的新手，还是寻求提升现有系统功能的专业技术人员，本文都将为您提供实用的操作指南，帮助您快速掌握这一关键技术的应用技巧**。**

1 案例说明

案例功能：使用 node-red 工具通过 Modbus/RTU 协议采集 M160T IO 模块数据，再经过 MQTT 协议的转换上传到上位机Ubuntu。基于 node-red 部署程序，实现获取 M160T IO 模块数据上传到上位机。

图 1

7.2 案例测试

本案例使用 node-red 工具、M160T IO 模块和上位机 Ubuntu 通信。请通过网线将设备 ETH1、上位机和 M160T 模块 连接至公网，确保可正常访问互联网。

下表提供了可用的在线公共 MQTT 服务器，可根据需要自行切换。

表 1

服务器名称Broker地址TCOPP端口web socket
HiveMQbroker.hivemq.com18838000
Mosquittotest.mosquitto.org188380
Eclipsemqtt.eclipseprojects.io188380/443
EMQX（国内）Broker-cn.e mqx.io18838083/8084

请按下图所示使用网线连接 M160T ETHERNET 网口，并将电源连接到 DC/IN 接口。

图 2

1）获取从机 IP 地址及端口号

打开“ MxxxT_E 配置软件 V1.5.1_t ”软件，执行以下操作查询到 M160T 设备的 IP 地址和配置端口号。本次查询 到的 IP 地址是 192.168.1.4，端口号配置为 502。我司提供的“ MxxxT_E 配置软件 V1.5.1_t ”软件位于产品资料 “ 程序相关\Tools\Windows ”目录下。

图 3

图 4

找到并双击 M160T 设备。

图 5

设备默认密码为 1234。

图 6

弹出窗口点击确定。

图 7

点击读取配置选项，获取当前设备信息。

图 8

弹出窗口，点击确定。

图 9

选取网络配置选项。

图 10

获取到当前设备 IP 地址为 192.168.1.4，将监听端口配置为 502，连接模式选择Modbus TCP 模式。

图 11

点击写入配置选项，将配置信息写入设备。

图 12

弹出窗口，提示数据保存成功。

图 13

点击重启设备，重新载入配置。

图 14

图 15

2） Mosquitto工具安装

Mosquitto 是一款开源的 MQTT 消息代理（服务器）软件，提供轻量级的、支持可发布/可订阅的的消息推送模 式。本文 node_mqtt.json 案例采用 node-red 与 Mosquitto 工具演示 MQTT 通信协议的通信功能。由于上位机 Ubun tu 系统作为通信对象，因此需在 Ubuntu 终端执行如下命令安装 Mosquitto 工具。

Host# sudo apt-get install mosquitto-clients

图 14

3）设备发布/上位机订阅

设备启动，执行 node-red 程序，将上位机登录到 node-red 部署系统。

使用的依赖模块有：“ node-red-dashboard ”、“ node-red-contrib-modbus ”以及自带的 mqtt 模块。请参考上方“安装依赖模块 ”步骤安装上相应依赖模块。

在上位机执行如下命令，使用mosquitto_sub 工具订阅 MQTT 主题。

Host# mosquitto_sub -h broker.hivemq.com -p 1883 -t modbus/data

参数解析：

-h: 指定 MQTT 服务器；

-p: 指定 MQTT 服务器 TCP 端口；

-t: 定义 MQTT 主题，可自定义命名。

图 15

为便于测试，我司提供的经验证的 Modbus/TCP 与 MQTT 通信协议为案例“ node-red\node_red_mqtt\ ”目录下的 modbus_mqtt.json 文件。请参考上方“导入节点文件 ”步骤导入对应节点文件。

导入文件成功后，点击右上角部署按钮，启动程序。

图 16

部署成功后，node-red 将通过 modbus/tcp 协议采集 M160T IO 模块数据上传到 MQTT 服务器，上位机将从 MQTT 服务器接收到对应的消息。

图 17

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提供1个1000Mhz网口，2个可选的100Mhz网口、2xUSB2.0、1个可选的HDMI2.0、1个可选的X系列IO板，2个可选的Y系列IO板等丰富的接口，可用作通讯、PWM输出、脉冲计数等数据采集与控制，支持1080P@60fps视频硬件解码。ARM工控机是一种专为工业控制设计的计算机，它通常包含ARM处理器芯片、内存、存储器、外设接口及扩展接口等组成部分。支持丰富：由于ARM架构在市场上占据主导地位，围绕ARM架构构建了完善的软件生态系统，用户可以轻松获得各种操作系统、驱动程序和应用程序的支持。
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K3568J/RK3568B2处理器设计的四核 ARM Cortex-A55，主频高达 1.8GHz/2.0GHz，搭载8/16/32GByte eMMC，1/2/4GByte LPDDR4X多种组合的RAM与ROM，并且内 置 1TOPS 算力 NPU，支持深度学习支持丰富的IO接口与应用软件。综上所述，ARMxy工控机以其更灵活的IO扩展能力和更高的性价比，在光伏系统中展现出明显优于树莓派的优势。ARMxy工控机基于高性能的ARM处理器，能够快速处理大量的数据，满足光伏系统对实时数据处理的需求。
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