> 2018/08 机械工业杂志-Modbus无线路由器研制与室内空气品质远端监测应用

机械工业杂志─Modbus无线路由器研制与室内空气品质远端监测应用

摘要

工业4.0与物联网（IoT）蓬勃发展，近年来利用无线传输技术开发出的产品也越来越多。
本研究由宇田控制协同工研院机械所工业物联网技术组和台湾科大自动化及控制研究所开发一个Modbus路由器，透过RS-485可捕获和写入多个RTU通讯设备资料，并结合Wi- Fi模组以加入无线传输功能，实现具读值与写入双向功能之Modbus无线路由器。此无线路由器经由RS-485传收多台空气品质感测器量测资料如温度，湿度，二氧化碳，一氧化碳等感测资料，并于远端或近端人机介面显示室内空气品质监视器所量测的感测值。此外也可以人机介面改写显示器或仪表等的显示数据，提供更多工业4.0相关应用，除了能排除布线困扰，也能落实物联网概念。

《上图：Modbus无线路由器测试环境架构图》

许多工业使用Modbus RTU感测装置，都必须透过有线的方式去读取资料到后端应用层，必造成许多布线上的困扰。
故本研究为开发Modbus无线路由器传输技术，其主要功能为收集多支感测层RTU Slave的感测器资料，无线通讯方式选择使用Wi-Fi无线传收感测资讯，并开发C＃人机介面 。使用者透过人机介面可以方便地去配置Modbus无线路由器内部参数的Modbus暂存器值，也可以透过Wi-Fi无线传输的方式去读取Modbus无线路由器内部储存的感测器资料。通讯协定 部份感测层为Modbus RTU，网路层为Modbus TCP。经实验证明使用者端能从人机介面收到正确的感测资讯，通讯协定也符合工业控制领域通讯协定标准，以下归纳出结论：
（1）Modbus无线路由器具有Modbus RTU通讯，可透过RS-485读取或写入Slave端装置（如感测器）的Modbus暂存器的资料，内部规划最多可以保留16支RS-485感测器资讯的储存空间。
（2）Modbus无线路由器能够经网路接收客户端人机介面传送的Modbus TCP请求封包，且经Modbus TCP通讯协定无线传送内部暂存器感测资料给Client端人机介面使用。
（3）Modbus无线路由器能够正确的依人机端配置的配置数据，与RS-485装置建立连线，并且透过Wi-Fi无线传输出Modbus TCP封包供人机介面使用。
（4）经以室内空气品质监测器实验，证明终端装置可透过外部网域，以远端方式连线Modbus无线路及执行与RS-485装置之连线及远端监控工作，并可做未来之大数据分析与应用。

本研究已发行并收录于本期机械工业杂志，完整文章请点此下载。