IIoT 에지 개발 – Modbus 사용

편집자 주:산업용 사물 인터넷(IIoT)은 산업 운영에 대한 깊은 통찰력을 제공하고 연결된 기계 및 시스템의 효율성을 향상시킬 것을 약속합니다. 대규모 IIoT 애플리케이션은 계층화된 아키텍처에 의존하여 광범위한 센서에서 데이터를 수집하고, 데이터를 안정적이고 안전하게 클라우드로 이동하고, 통찰력과 효율성을 제공하는 데 필요한 분석을 수행합니다. 산업용 인터넷 애플리케이션 개발에서 저자는 IIoT 아키텍처에 대한 자세한 조사를 제공하고 이러한 시스템과 관련된 광범위한 요구사항을 충족하기 위한 접근 방식에 대해 논의합니다.

Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli의 Industrial Internet Application Development에서 각색

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3장. IIoT Edge 개발(계속)
Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli 작성

산업용 M2M 프로토콜 – Modbus

이 섹션에서는 Raspberry Pi 허브와 Modbus 프로토콜을 사용하여 센서 시뮬레이터 모듈에서 수신기 장치(PC 또는 클라우드)로 데이터를 전송하기 위한 간단한 IoT 애플리케이션을 구축하려고 합니다.

센서 시뮬레이터에서 수신기 장치로의 데이터 흐름

하드웨어 리소스가 제한된 장치의 경우 직렬 통신에 Modbus 프로토콜을 사용하는 것이 좋습니다. 단순하지만 기능이 다양한 여러 공개 및 독점 구현이 있습니다.

이 프로토콜은 전송 계층에서 사용할 수 있지만 이 예에서는 응용 프로그램 수준에서 작동하는 Modbus TCP를 사용할 것입니다.

다음 표에서 프로토콜이 귀하의 요구 사항에 적합한지 여부를 이해하기 위해 더 자세한 설명을 찾을 수 있습니다.

키 가치 오픈 소스Yes*The OSI layerTransport 또는 an applicationData typesInteger, float, string, BooleanLimitations• 큰 바이너리 객체에 대한 지원 없음

• 마스터 노드는 데이터 수정을 위해 각 장치를 정기적으로 폴링합니다.*

• 단일 데이터 링크에서 최대 254개의 장치 주소 지정*

• 연속 전송만 허용됩니다.

가능한 작업 레지스터 및 코일 읽기 및 쓰기, 진단LatencyHighUsageSMS, GPRS, 유선, 무선, 메시 통신SecurityNoCompressionNo

표 4:Modbus 프로토콜 사양

*로 표시된 값은 Modbus 프로토콜의 모든 구현에 적용할 수 없습니다.

애플리케이션을 구축하려면 다음이 필요합니다.

• 필수 소프트웨어:

  • Node.js 6+(https:/ /nodejs.org/en/download/ )

  • PostgreSQL(https://www.postgresql .org/download/ )

  • Cloud Foundry CLI(https:// github.com/cloudfoundry/cli#downloads )

  • 요청(https://www.npmjs .com/package/request )

  • Modbus(https://www.npmjs .com/package/modbus )

  • 도커(https://docs.docker .com/engine/installation/ )

• 필요한 하드웨어:

  • 라즈베리 파이 3(모델 B)

  • 전원 어댑터(2A/5V)

  • microSD 카드(8GB 이상) 및 SD 어댑터

  • 유선 네트워크 연결용 이더넷 케이블

SD 카드 준비

SD 카드를 준비하려면 설명된 일련의 작업을 따르세요.

1. 최신 Raspbian LITE 이미지 다운로드(에서 사용 가능) https://raspberrypi.org/downloads/raspbian/ ).

2. SD 카드를 컴퓨터에 연결하고 Etcher 사용 (https://io/ ) Raspbian .img 파일을 SD 카드에 저장합니다.

3. SSH 활성화:

   cd /Volumes/boot
   터치 ssh

<올 시작 ="4">

Wi-Fi를 활성화하려면 conf 다음 콘텐츠 포함:

<글꼴 스타일 ="글꼴 크기:13px;" face ="Courier New">
network={
ssid="YOUR_SSID"
psk="YOUR_WIFI_PASSWORD"
}

Linux 콘솔에서 파일을 생성하려면 GNU nano 편집기를 사용할 수 있습니다. 대부분의 Linux 배포판에 사전 설치되어 있습니다. 나노 FILE_NAME 명령을 실행하고 표시된 지침을 따르십시오. <올 시작 ="5">

/home/pi/hub

/home/pi/hub/package.json 다음 콘텐츠가 포함된 파일:

<글꼴 스타일 ="글꼴 크기:13px;" face ="Courier New">
{
“이름”:“허브”,
“버전”:“1.0.0”,
“설명”:“”,
“main”:“index.js”, “scripts”:{
“start”:“node index.js”,
“test”:“echo “오류:지정된 테스트 없음” &&출구 1″
},
“저자”:“”,
“라이선스”:“ISC”, “종속성”:{
“modbus”:“0.0.16 ",
"요청":"^2.81.0"
}
}

<올 시작 ="7">

/home/pi/hub/index.js 파일을 다음 내용으로 대체하여 REMOTE-SERVER-ADDRESS.com 및 <글꼴 스타일 ="글꼴 크기:13px;" face ="Courier New">원격 센서 주소 실제 값:

<올 시작 ="8">

/home/pi/hub/Dockerfile 다음 콘텐츠가 포함된 파일:

<글꼴 스타일 ="글꼴 크기:13px;" face ="Courier New">
hypriot/rpi-node:boron-onbuild에서
apt-get update &&apt-get install -y libmodbus5 실행

<올 시작 ="9">

/home/pi/sensor

<올 시작 ="10">

/home/pi/sensor/package.json 다음 콘텐츠가 포함된 파일:

<글꼴 스타일 ="글꼴 크기:13px;" face ="Courier New">
{
“이름”:“센서”,
“버전”:“1.0.0”,
“설명”:“”,
“main”:“index.js”, “scripts”:{
“start”:“node index.js”,
“test”:“echo “오류:지정된 테스트 없음” &&출구 1″
},
“저자”:“”,
“라이선스”:“ISC”, “종속성”:{
“modbus”:“0.0.16 "
}
}

<올 시작 ="11">

/home/pi/sensor/index.js 파일을 다음 내용으로 대체하여 REMOTE-HUB-ADDRESS.com 실제 가치:

/home/pi/sensor/Dockerfile 다음 콘텐츠가 포함된 파일:

<글꼴 스타일 ="글꼴 크기:13px;" face ="Courier New">
hypriot/rpi-node:boron-onbuild에서
apt-get update &&apt-get install -y libmodbus5 실행