परिचय

यदि आपके पास उपकरण के रूप में केवल एक हथौड़ा है, तो प्रत्येक समस्या एक नाखून जैसी दिखती है।

अब्राहम मास्लो

मोडबस प्रोटोकॉल हबर पाठकों और हिकटाइम पाठकों दोनों के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है। इसके प्रकाशन के लिए कई प्रकाशन समर्पित किए गए हैं, जिन्हें सूचीबद्ध करना मुश्किल है क्योंकि उनमें से बहुत सारे हैं, और समय-समय पर नए लेख यहां और वहां दिखाई देते हैं।



इस प्रोटोकॉल की लोकप्रियता इसके खुलेपन और सरलता के कारण है। आवेदन का दायरा काफी विस्तृत है: पेशेवर औद्योगिक स्वचालन प्रणाली से लेकर वितरित नियंत्रण प्रणालियों के शौकिया DIY-परियोजनाओं तक, "स्मार्ट" घरों और इतने पर। यह प्रोटोकॉल भी मेरे द्वारा चुना गया था जब मेरी टीम ट्रेन सिम्युलेटर के लिए सॉफ्टवेयर के निर्माण में लगी हुई थी। RS485 भौतिक इंटरफ़ेस पर मोडबस आरटीयू प्रोटोकॉल का उपयोग इस सिम्युलेटर पर किया जाता है ताकि चालक के कंसोल पर लगे नियंत्रणों से नियंत्रण कंप्यूटर को डेटा प्रदान किया जा सके (यह मत सोचिए कि मोडबस का उपयोग वास्तविक रोलिंग स्टॉक पर किया गया है!)।

यह सॉफ़्टवेयर स्थापित करने में आने वाली कठिनाइयों के बारे में बात करने के लायक नहीं है जो नियंत्रकों के एक नेटवर्क के साथ बातचीत करते हैं जो उपकरण को नियंत्रित करते हैं। खासकर जब उपकरणों का एक हिस्सा पहले से ही लोहे में मौजूद है, और दूसरा हिस्सा विकास और निर्माण की प्रक्रिया में है। इस मामले में, शीर्ष-स्तरीय सॉफ़्टवेयर को इन हार्डवेयर के साथ इसकी सहभागिता को ध्यान में रखते हुए लिखा जाना आवश्यक है। और इसे इस तरह से लिखना उचित है कि "बैसाखी" के उपयोग के बिना तुरंत सिस्टम का एक कामकाजी संस्करण तैयार किया जाए, जो कोड से साफ करना हमेशा मुश्किल होता है।

आप कहते हैं कि जब सभी हार्डवेयर के प्रोटोटाइप तैयार होते हैं, तो आपको सॉफ्टवेयर लिखने की आवश्यकता होती है, "आप कहते हैं, और आप सही होंगे, लेकिन ... हा हा हा, यह वास्तविक दुनिया में शायद ही कभी होता है। और यहाँ सॉफ्टवेयर एमुलेटर हमारी सहायता के लिए आते हैं।

1. मोडबस आरटीयू के बारे में संक्षेप में

मैं प्रोटोकॉल के बारे में विस्तार से बात नहीं करूंगा। जो लोग विवरण में रुचि रखते हैं वे खोज का उपयोग कर सकते हैं - प्रोटोकॉल खुला है, इसकी आधिकारिक विनिर्देश और बहुत सारी जानकारी नेटवर्क पर उपलब्ध है। मैं केवल यह कह सकता हूं कि मोडबस आरटीयू में यह प्रेषित डेटा के द्विआधारी प्रारूप का वर्णन करता है और ट्रांसमिशन माध्यम के रूप में RS485 मानक मुड़ जोड़ी केबल का उपयोग करता है। यदि नेटवर्क में एक ट्रांसमीटर और एक रिसीवर या यूनिडायरेक्शनल डेटा ट्रांसमिशन के लिए RS422 है तो RS232 का भी उपयोग किया जा सकता है।

हमें RS485 में दिलचस्पी होगी, जो एक आधा-द्वैध इंटरफ़ेस है, जो एक समय में केवल एक उपकरण को डेटा संचारित करने की अनुमति देता है। मोडबस में बस का मध्यस्थता एक निश्चित संचरण गति पर 3.5 वर्णों के अनिवार्य मौन अंतराल के धीरज के कारण किया जाता है। प्रत्येक संदेश को एक मौन अंतराल के साथ शुरू और समाप्त होना चाहिए। नेटवर्क में एक मास्टर डिवाइस और कई दास हैं (रिपीटर्स के उपयोग के बिना एक नेटवर्क सेगमेंट में 31 तक)। प्रत्येक दास डिवाइस में एक विशिष्ट पहचानकर्ता आईडी (1 से 31) होती है। दास द्वारा डेटा संचरण केवल तभी किया जाता है जब मास्टर ने इस डिवाइस से डेटा प्राप्त करने के लिए अनुरोध भेजा हो।

एक विशिष्ट विज़ार्ड अनुरोध इस तरह दिखता है

आईडी

फ़ंक्शन कोड

डेटा पता

डेटा की मात्रा (2 बाइट्स)

डेटा

CRC16

CRC16 का उपयोग संचरित डेटा की अखंडता को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। मोडस बिग एंडियन डेटा प्रतिनिधित्व संकेतन का उपयोग करता है: 2 बाइट्स के मूल्यों के लिए, संदेश के अंदर सबसे महत्वपूर्ण बाइट पहले आता है)। प्रोटोकॉल चार प्रकार के डेटा का उपयोग करता है:

1. कॉइल - असतत आउटपुट (1 बिट) पढ़ा / लिखा
2. असतत इनपुट - केवल-असतत इनपुट (1 बिट) पढ़ें
3. होल्डिंग रजिस्टर - आउटपुट रजिस्टर (2 बाइट) पढ़ने / लिखने के लिए उपलब्ध
4. इनपुट रजिस्टर - इनपुट रजिस्टर (2 बाइट्स) पढ़ने के लिए उपलब्ध

अनुरोध के जवाब में, दास निम्न प्रारूप में डेटा भेजता है

आईडी

फ़ंक्शन कोड

बाइट्स में डेटा की मात्रा

डेटा

CRC16

मास्टर से प्राप्त एक संदेश सभी उपकरणों के प्राप्त बफर में प्रवेश करता है। हालाँकि, यदि प्राप्त बफ़र का पहला बाइट डिवाइस ID से मेल नहीं खाता है, तो यह प्राप्त बफ़र को साफ़ करते हुए प्राप्त डेटा को अनदेखा करता है। यदि संदेश इस उपकरण के लिए अभिप्रेत है, तो यह एक प्रतिक्रिया बनाता है और मौन के अंतराल को बनाए रखते हुए, इसे मास्टर को भेजता है।

जैसा कि वे कहते हैं, सरल, लेकिन स्वाद के साथ। आप आधिकारिक प्रोटोकॉल विनिर्देश में इस सब के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं। धारावाहिक इंटरफ़ेस पर प्रोटोकॉल को लागू करने के तरीकों के बारे में यहाँ पढ़ें । हम इसके लिए यहां इकट्ठा नहीं हुए।

ऐसे नेटवर्क के लिए शीर्ष-स्तरीय सॉफ़्टवेयर (उदाहरण के लिए, एक पीसी के आधार पर लागू किया गया) को विकसित करते समय, ऐसे सॉफ़्टवेयर उपकरणों का एक सेट होना अच्छा होगा जो इस तरह की अवधारणा को लागू करने की अनुमति देते हैं


इस योजना का अर्थ इस प्रकार है। मान लीजिए कि हमारे पास भविष्य के नेटवर्क में शामिल उपकरणों का एक हिस्सा है। या अब तक ऐसे उपकरण नहीं हैं। लेकिन प्रबंधन के शीर्ष स्तर के लिए सॉफ्टवेयर लिखने के लिए, इसे डिबग करने के लिए एक जलती हुई इच्छा है, ताकि जब नेटवर्क अभी भी हार्डवेयर में लागू हो, तो हमें कुछ भी फिर से लिखना न पड़े। ऐसा करने के लिए, आपको एक भौतिक संचरण माध्यम का उपयोग करना होगा, जिसके लिए हम इसके समान एक डिवाइस का उपयोग करते हैं



एडेप्टर में से एक का उपयोग विकसित विज़ार्ड के सॉफ़्टवेयर को जोड़ने के लिए किया जाता है। एक और गुलामों के भविष्य के नेटवर्क के एक एमुलेटर को जोड़ने के लिए है। एक सफेद कनेक्टर के साथ शाखा में, हम नेटवर्क के उस हिस्से को जोड़ते हैं जो पहले से ही हार्डवेयर में लागू है। इस प्रकार, हमें मानक संचार प्रोटोकॉल के साथ शांति से काम करने का अवसर मिलता है, धीरे-धीरे वास्तविक उपकरणों को ऑपरेशन में पेश करता है। इसके अलावा, ग्राहक को वस्तु देते हुए, हम वस्तु तक पहुंच के बिना एक आरामदायक प्रयोगशाला वातावरण में इसके सॉफ्टवेयर को संशोधित करने के अवसर से वंचित नहीं हैं। आरेख में QSlave सॉफ़्टवेयर द्वारा उत्सर्जित नेटवर्क का एक ही हिस्सा है। स्वाभाविक रूप से, आपको उपयुक्त सॉफ़्टवेयर लिखना होगा, जो लेखक द्वारा किया गया था।

2. QSlave - गुलाम नेटवर्क अनुकरण

QSlave एक खुला क्रॉस-प्लेटफॉर्म modbus RTU नेटवर्क एमुलेटर है। आप इसे ऊपर दिए गए लिंक पर Github पर GPL v2.0 लाइसेंस के तहत प्राप्त कर सकते हैं।



अनुप्रयोग C ++ में Qt ढांचे का उपयोग करके विकसित किया गया है। क्यूटी, आम तौर पर बोल रहा है, मोडबस के साथ काम करने के लिए पुस्तकालय हैं , लेकिन कार्य की बारीकियों - एक गुलाम के बजाय दासों के एक नेटवर्क का अनुकरण करते हुए, इस तथ्य का कारण बना कि यहां Qt के बिल्ट-इन पुस्तकालयों का उपयोग नहीं किया गया था। वर्चुअल सीरियल पोर्ट से प्राप्त डेटा को संसाधित करने के लिए, एक स्व-लिखित मोडबस लाइब्रेरी बनाई गई थी। इस लाइब्रेरी के कोड को एक अलग प्रोजेक्ट के रूप में लागू किया गया है, जो यूजर इंटरफेस से पूरी तरह से स्वतंत्र है और इसका उपयोग अधिक उन्नत कार्यक्षमता के साथ सॉफ्टवेयर सिमुलेशन की चेतना के लिए किया जा सकता है। इस तथ्य के कारण कि यूआई से मोडबस एमुलेशन को अलग किया जाता है, कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइलों का उपयोग करके नेटवर्क को कॉन्फ़िगर किया गया है। XML प्रारूप चुना गया था (हम अक्सर अपनी परियोजनाओं में इसका उपयोग करते हैं)। प्रोजेक्ट कोड में एक नमूना कॉन्फ़िगरेशन उपलब्ध है । कॉन्फ़िगरेशन के एक सेट में एक्सटेंशन * .net के साथ एक मुख्य फ़ाइल होती है, जो इस तरह दिखती है

example.net

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> <Config> <Slave> <!--  ,     --> <Description>Traffic light</Description> <!--   --> <id>1</id> <!--  XML-  (  *.xml) --> <config>traffic-light</config> </Slave> </Config> 

और प्रत्येक दास के लिए XML विन्यास फाइल

यातायात light.xml

 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> <Config> <!--   --> <Coil> <address>16</address> <description>Red signal</description> <value>0</value> </Coil> <Coil> <address>17</address> <description>Yellow signal</description> <value>0</value> </Coil> <Coil> <address>18</address> <description>Green signal</description> <value>0</value> </Coil> <!--   --> <DiscreteInput> <address>0</address> <description>Ready</description> <value>1</value> </DiscreteInput> <!--   --> <HoldingRegister> <address>5</address> <description>Signal activity time</description> <value>15</value> </HoldingRegister> <!--   --> <InputRegister> <address>2</address> <description>Signals count</description> <value>3</value> </InputRegister> </Config> 

अंतिम फ़ाइल में डिवाइस पर उपलब्ध सभी डेटा का विवरण होता है। कॉन्फ़िगरेशन को डाउनलोड करने के लिए, आपको QSlave प्रोग्राम मेनू (फ़ाइल → ओपन कॉन्फ़िगरेशन) से * .net फ़ाइल खोलने की आवश्यकता है। सभी कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइलें एक ही निर्देशिका में होनी चाहिए। उदाहरण कॉन्फ़िगरेशन एक गुलाम डिवाइस से एक नेटवर्क का वर्णन करता है, एक आभासी ट्रैफिक लाइट, जिसके असतत आउटपुट सिग्नल का वर्णन करते हैं, एक डिजिटल इनपुट ऑपरेशन (रेडी) के लिए तैयार डिवाइस का थोड़ा संकेत देता है, इनपुट रजिस्टर ट्रैफिक सिग्नल की संख्या की रिपोर्ट करता है, और आउटपुट उस समय को सेट करता है जिस पर यह होता है। संकेतों में से प्रत्येक।



स्वाभाविक रूप से, यह सिम्युलेटर डिवाइस के आंतरिक तर्क का अनुकरण नहीं करता है। यह आपको केवल मास्टर को उपलब्ध मेमोरी कोशिकाओं के मूल्यों को निर्धारित करने की अनुमति देता है। किसी भी मान को तालिका में संबंधित सेल को संपादित करके अपने विवेक पर सेट किया जा सकता है।

अपनी सभी सादगी के लिए, यह सॉफ्टवेयर हमें प्रयोगशाला छोड़ने के बिना सिम्युलेटर सॉफ्टवेयर (जो पहले ही चालू हो चुका है) पर काम करने में मदद करता है।



लेकिन कोई भी यह नहीं कहता है कि आप एक अधिक उन्नत एमुलेटर नहीं बना सकते हैं जो वर्चुअल नेटवर्क उपकरणों के संचालन का अनुकरण करता है। इसे बनाने के लिए, आप QSlave पैकेज में उपलब्ध मोडबस लाइब्रेरी कोड का उपयोग कर सकते हैं।

3. QMaster - मास्टर डिवाइस का अनुकरण

दास बनाने के लिए, उनके फर्मवेयर को डीबग करें, आपको एक विज़ार्ड सिमुलेशन की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, QModbus जैसे कई खुले एमुलेटर हैं। हमने इसे अपने काम में इस्तेमाल किया, जब तक कि हमने डेटा ट्रांसफर रेट को 250 kBit / s तक बढ़ाने का फैसला नहीं किया। QModbus इसकी अनुमति नहीं देती है। लिनक्स के लिए स्रोतों से इसे फिर से बनाना संभव था, लेकिन हमारे इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियर विंडोज पर बैठे हैं, और जहां विधानसभा कई कारणों से नहीं गई थी। यह पता चला कि यह एप्लिकेशन Qt 4 में लिखा गया है, एक तृतीय-पक्ष libmodbus पुस्तकालय का उपयोग करता है। मैं Qt5 पर एक क्रॉस-प्लेटफ़ॉर्म समाधान चाहता था, खासकर चूंकि Qt5 पहले से ही बॉक्स के बाहर मोडबस के साथ काम करता है। इसलिए, इसका एनालॉग क्यूटी मोडबस लाइब्रेरी स्टैक - क्यूमास्टर का उपयोग करके लिखा गया था। यह समान शर्तों के तहत गितुब पर भी उपलब्ध है।

निष्कर्ष

अंत में, मैं कहूंगा कि मैं काम करता हूं (काम पर) मुख्य रूप से बंद परियोजनाओं पर। हालांकि, वर्णित उपकरण मेरे द्वारा अपने खाली समय में अपनी पहल पर व्यक्तिगत रूप से विकसित किए गए थे। इसके अलावा, वे, विंडोज संस्करण में, स्टेटिक रूप से क्यूटी जीपीएल कोड के साथ जुड़े हुए हैं, इसलिए मुझे उन्हें क्यूटी के समान शर्तों पर समुदाय में स्थानांतरित करना होगा। इसके अलावा, ये उपकरण पाठक के लिए उपयोगी हो सकते हैं।

आपका ध्यान के लिए धन्यवाद!