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

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
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 可撷取和写入多个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Client 端人机介面传送的Modbus TCP Request 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Config Data，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。