Link IoT Edge提供Modbus官方驱动,用于支持工业领域广泛应用的Modbus通信协议设备。本文主要介绍Modbus驱动及其用法。

概览

Modbus是常用的应用层数据通信协议,阿里云官方Modbus驱动(以下简称Modbus驱动)支持Modbus RTU和Modbus TCP两种交互。

Modbus驱动可以直接连接Modbus从设备,示意图如下所示。Modbus驱动直接连接设备
Modbus驱动也可以通过Modbus网关连接Modbus从设备,示意图如下所示。Modbus驱动通过网关连设备

Modbus驱动支持的功能有读取输入状态和输入寄存器、读取和写入线圈状态、保持寄存器。

Link IoT Edge提供C和Python语言Modbus驱动,同时根据CPU架构的不同,有多种C语言Modbus驱动。您可以直接从控制台部署Modbus驱动到网关,也可以从控制台下载Modbus驱动代码进行修改,作为您的自定义驱动使用。

本文以示例方式介绍Modbus官方驱动的使用步骤,具体操作如下文所示。

前提条件

请确保已创建边缘实例并上线网关,具体操作请参见环境搭建

一、分配驱动

  1. 登录边缘计算控制台
  2. 左侧导航栏单击边缘实例,在已创建的边缘实例右侧单击查看
  3. 实例详情页面设备与驱动页签下,单击全部驱动右侧的+图标 。
  4. 分配驱动面板中,选择官方驱动,根据网关CPU架构选择需要使用的Modbus驱动,单击对应操作栏中的分配。然后单击关闭
    说明
    • C语言Modbus驱动,需在v1.8.4及以上版本的Link IoT Edge中使用。
    • Python语言Modbus驱动,仅支持在Link IoT Edge专业版中使用。
    选驱动

二、配置驱动

  1. 单击已分配的Modbus驱动,在设备列表右侧单击驱动配置
  2. 在弹出面板中单击添加通道
    通道是网关与具体物理设备之间的连接介质。添加通道
  3. 根据界面提示设置参数,然后单击确定
    参数描述
    通道名称设置通道名称,需在网关维度具有唯一性。支持中文汉字、英文字母、数字和下划线(_),长度不超过1~30个字符,1个中文汉字算2个字符。
    传输模式

    支持RTUTCPLoRa LAN三种。

    当传输模式为RTU时,需设置以下参数:
    串口设置串口,如/dev/ttyUSB0/dev/ttyUSB1。支持英文字母、数字、正斜杠(/)和下划线(_),长度限制1~64字符。
    波特率表示每秒传送的符号个数,从下拉列表中选择。
    数据位表示一组数据实际包含的数据位数,从下拉列表中选择。
    校验位从下拉列表中选择奇偶校验、或者无校验。
    停止位用于表示单个包的最后一位,从下拉列表中选择。
    当传输模式为TCP时,需设置以下参数:
    IP地址Modbus设备IP地址,输入点分十进制格式的地址。
    端口号Modbus设备端口号,输入1~65535范围的整数。
    当传输模式为LoRa LAN时,需设置以下参数:
    DevAddr设备地址。请填写8位十六进制数值,例如66be****
    AppSKey应用会话密钥。请填写32位十六进制数值,例如623bd505f042090b5af660954509****
    NwkSKey网络会话密钥。请填写32位十六进制数值,例如e1336a94a03aa3beae55b737acda****
    Class通信节点的特定类。当前仅支持C特定类,即随时接收设备上报的数据。
    上行 FPort上行应用端口,取值范围为1~223。
    下行 FPort下行应用端口,取值范围为1~223。
  4. (可选)在设备列表右侧,单击容器配置,根据如下参数说明,对当前驱动进行容器配置。配置完成后单击保存
    说明 仅在产品规格为专业版的边缘实例中,允许设置容器配置
    参数描述
    是否使用宿主机host模式选择是否隔离容器的网络。直接使用宿主机网络环境。
    • :表示不隔离容器的网络,直接使用宿主机网络环境。
    • :表示隔离容器的网络,需要设置网络端口映射
    网络端口映射是否使用宿主机host模式时出现的参数。函数的网络环境和宿主机的环境是完全隔离的。通过网络端口映射,将容器内函数的监听端口映射到宿主机的某一个端口上,实现不同主机上的客户端程序,能够访问该函数提供的服务。最多支持映射10条网络端口。

    例如,运行在宿主机容器内的fc-http-server函数,通过80端口对外界提供服务。此时,其它主机上的客户端程序,无法通过访问宿主机的80端口,访问到fc-http-server函数。因此需要将fc-http-server函数所在的容器端口映射到宿主机的某一个端口上(例如将容器内的80端口映射到宿主机8080端口),允许其它主机上的客户端程序通过访问宿主机的IP地址:8080,访问到容器内部的fc-http-server函数。

    是否启动特权模式

    容器内的root用户实际上只是宿主机的一个普通用户。若在容器内部做修改系统时间、使用mount命令等需要root权限的操作,则需要赋予容器privileged特权。

    说明 特权模式下,容器内部拥有宿主机的root权限,而且宿主机的所有设备会默认映射到容器内部,即无需配置设备映射
    设备映射是否启动特权模式时出现的参数。设备管理系统和宿主机的环境是完全隔离的。当一个函数需要访问宿主机的设备(例如串口)时,需要将设备映射到运行函数的容器内部。最多可添加10个设备映射。
    卷映射文件系统和宿主机的环境是完全隔离的。当一个函数需要访问宿主机的文件时,需要将文件映射到运行函数的容器内部。最多可添加10个卷映射。
    内存限制设置容器的内存上限。
    • 当容器内存使用超过限制时,容器会被重启。
    • 如果内存限制值过小,可能会导致容器内的应用运行失败。

    默认内存为1024 MB,请根据容器内应用大小,上调内存限制。

三、驱动关联子设备

  1. 单击设备列表区域框下的分配子设备,在Modbus驱动下为边缘实例分配设备。
    您可以分配已有的Modbus设备,也可以根据下面的步骤,新建Modbus设备。
    说明 分配已有的Modbus设备时,该设备所属产品必须接入网关,且接入网关协议为Modbus。详细说明请参见创建产品
  2. 在右侧弹出的分配子设备面板中,单击添加子设备
    添加子设备按钮
  3. 添加设备对话框,单击新建产品,创建Modbus设备所属产品。
    新增客厅灯产品
  4. 创建产品对话框设置参数后,单击完成
    创建产品
    表 1. 参数说明
    参数描述
    产品名称设置产品名称,产品名称在账号内具有唯一性。支持中文、英文字母、数字、下划线(_)、短划线(-)、at符号(@)和英文圆括号,长度限制4~30个字符,一个中文汉字算2个字符。
    所属品类选择品类,为该产品定义物模型。此处选择自定义品类
    接入网关协议此处必须选择Modbus
    认证方式选择适合您设备的认证方式。详细信息,请参见设备安全认证
    产品描述添加对该产品的描述。可以为空。
  5. 添加设备对话框,产品自动分配已创建的产品,单击产品下的前往配置,为产品添加自定义功能。
    说明 您也可以使用Modbus调试工具配置Modbus产品,但需要先完成添加设备并分配到边缘实例的操作,再使用调试工具。
    前往设置

    系统跳转到物联网平台控制台产品详情页面功能定义页签。单击编辑草稿,在弹出页面中单击添加自定义功能

    添加功能
  6. 添加自定义功能对话框,根据实际情况设置属性参数。具体操作请参见单个添加物模型
    在配置物模型属性的过程中,单击新增扩展描述设置如下扩展描述参数,将属性映射到寄存器中。官方Modbus驱动会将所有的属性聚合为Modbus数据请求,驱动收到Modbus数据之后再转换为物模型数据。扩展描述

    参数说明如下所示,详细的参数解释请参见单个添加物模型中“扩展描述”的说明。

    名称描述
    操作类型指操作Modbus的功能码。
    说明 其中:
    • 线圈状态:读取时统一使用0x01功能码。写入时支持使用单个写入功能码0x05,或多个写入功能码0x0F
    • 保持寄存器:读取时统一使用0x03功能码,写入时支持使用单个写入功能码0x06,或多个写入功能码0x10
      • 写入时选择0x06原始数据类型参数下只可选择int16或者uint16。选择其它数据类型时,上报属性数据会报错。
      • 写入时选择0x10原始数据类型参数下所有数据类型都可选。
    • 离散输入:读取时统一使用0x02功能码,该类型不支持写入。
    • 输入寄存器:读取时统一使用0x04功能码,该类型不支持写入。

    Modbus协议相关规范,请参见GB/T 19582.1-2008GB/T 19582.2-2008GB/T 19582.3-2008

    寄存器地址填写十六进制,以0x开头。

    根据您自己设备的属性地址设置寄存器地址。例如,要调试温度属性,您设备的温度属性地址为1,则寄存器地址可设置为0x1。

    原始数据类型如采集的温度值的数据类型为浮点型。
    取值范围取值范围指的是原始数据经过缩放因子处理之后的取值范围,超出取值范围的数据会被丢弃。
    交换寄存器内高低字节是否把寄存器内16位数据的前后8个bits互换。此处设置为互换true
    交换寄存器顺序是否把原始数据32位数据的bits互换。此处设置为不互换false
    缩放因子指缩放系数,如采集的值为100, 但真实的值为10,因此需要缩放10倍,故缩放因子填写0.1即可。如放大10倍(即真实的值为1000),则放大因子为10。
    数据上报方式有两种数据上报方式。
    • 按时上报:选择按时上报后,根据步骤9中为子设备设置的数据采集间隔,采集数据并上报。
    • 变更上报:采集后的值发生变化后才会上报。
  7. 返回实例详情页面,添加Modbus设备。
    Modbus产品添加设备_专有云
  8. 将新建的Modbus设备分配到边缘实例。
  9. 分配设备到边缘实例后,单击设备名称对应操作栏中的设备配置,通过关联通道,关联设备与Modbus驱动。
    设备配置
    表 2. 参数说明
    参数描述
    关联通道选择配置驱动步骤2中已创建的通道。
    从站号从站号是Modbus设备标识信息,在同一个通道中是唯一的。
    数据采集间隔Modbus协议是半双工协议,由网关主动请求数据,因此需要指定对数据点的采集间隔时间。单位为毫秒。
    说明 单个属性点的采集耗时时间大概为60毫秒(ms),则采集间隔的计算方式为:
    采集耗时时间(60 ms) * 该通道的所有属性点个数
    例如,当前Modbus总线通道上有10个设备,且每个设备有10个属性点,即采集间隔时间应大于等于6000 ms(60 ms * 10 * 10 = 6000 ms),这样才能保证每个属性点能正常上报。

四、部署边缘实例

  1. (可选)在部署实例前,可以使用Modbus调试工具,测试网关能否连接该Modbus设备,同时也可以测试Modbus设备所属产品的物模型是否配置正确。
  2. 实例详情页面,单击右上角部署,部署边缘实例。

常见问题

Modbus官方驱动上报消息到云端时,是按照设备维度上报,还是属性维度上报?

答:Modbus官方驱动在每个采集周期内,按照设备维度进行采集和上报数据。例如,1个Modbus设备有100个属性,数据采集间隔为5秒,那么Modbus驱动每5秒上报云端1条消息(因为是1个设备)。