modbus设备数据 转 EtherCAT项目案例

目录
1 案例说明
2 VFBOX网关工作原理
3 准备工作
4 设置网关采集MODBUS从站数据
5 启动ETHERCAT从站转发采集的数据
6 案例总结

1 案例说明

1. 设置网关采集Modbus设备数据
2. 把采集的数据转成EtherCAT协议转发给其他系统。

2 VFBOX网关工作原理
VFBOX网关是协议转换网关，是把一种协议转换成另外一种协议。网关可以采集西门子，欧姆龙，三菱，AB PLC，DLT645，DLT698电表，modbus rtu tcp，环保的HJ212协议，opc ua和opc da，电力的IEC103 IEC104， IEC61850等，以及EthernetIP，Profinet IO，CCLink，EtherCAT现场总线协议，bacnet，MQTT，mysql，sqlserver数据库。不同型号的网关支持不同的协议，具体支持的协议参考网关侧面标签上的型号。依托500多种型号的网关产品，可以实现多种不同协议之间的互联互通。
网关连接在不同协议的设备之间，就像一个“翻译”，把一种设备支持的协议，转换成另一种设备支持的协议，从而实现两个不同协议的设备之间的数据交换。工作架构如下：

3 准备工作

1. VFBOX网关。支持采集modbus设备数据，EtherCAT协议转发。
2. 电脑。IP设置成192.168.1.198，和网关在同一个网段。
3. 网线、12V电源。
4. Modbus从站设备。本文用一个温湿度传感器进行测试。

4 设置网关采集modbus从站数据

1. 硬件连接。首先确认设备的接口是RS232还是RS485接口。并按如下的方式进行连接。
   接口类型 设备 网关
   RS232接口 RX COM1-TX
   TX COM1-RX
   GND COM1-GND
   RS485接口 A COM1-A
   B COM1-B
2. 在电脑上打开VFBOX Studio配置软件。新建工程，选择对应的设备类型。设备类型查看设备背面的标签。可选的型号有：VB301-1100，VB301-1200，VB301-1400，VB302-2400，VB303-2400.
   
3. 点击 新建设备，选择modbus RTU驱动。
   
4. 输入设备名称，自己定义设备名称。
   
5. 输入和设备相同的串口参数。比如，设备的波特率是9600，则下面的对话框也选择9600.
   
6. 增加要采集的数据。输入数据的数据类型和寄存器地址。
   
7. 填写说明。在添加“地址”的时候需要对modbus的通信指令有一些了解，这里面有一些默认的规则。可先查看设备的说明书，找到要读取的地址。然后通过对比下表进行设置。
   数据区 功能说明
   0X Digital Coils 数据类型：Boolean
   读写：可读写
   寄存器地址：00001-09999（10进制）， 协议地址：0000H-270FH（16进制）
   对应的功能码：01H 05H 0FH
   1X digital Inputs 数据类型：Boolean
   读写：只读
   寄存器地址：10001-19999（10进制）， 协议地址：0000H-270FH（16进制）
   对应的功能码：02H
   3X Analog Inputs
   数据类型：
   1 Register: short word
   2 Register: Long Dword float
   4 Register: LLong Qword Double
   读写：只读
   寄存器地址：30001-39999（10进制）， 协议地址：0000H-270FH（16进制）
   对应的功能码：04H
   4X Holding Registers 数据类型：
   1 Register: short word
   2 Register: Long Dword float
   4 Register: LLong Qword Double
   读写：可读写
   地址范围：40001-49999（10进制），0000H-270FH（16进制）
   对应的功能码：03H 06H 10H
   其他说明：
8. 地址可填写5位或者6位的地址长度。
9. 如果设备的地址是从0开始，则设置网关时地址加1。
10. 地址是10进制。

举例1：假设要读取的地址是40015，数据类型是float，地址从0开始，则查看上表，40015对应的数据区是“4X Holding Registers”，且数据类型是float，则数据区选择“4X Holding Registers（2 Registers）”，设备地址从0开始，则在网关里配置为40016，配置如下：

举例2：假设读取数据的功能码是03，地址是0x39，地址从1开始，数据类型是double。查看上表可知，03功能码对应的数据区是“4X Holding Registers”，数据类型是double，则数据区选择“4X Holding Registers（4 Registers）”，地址是0x39，转换成10进制是57，则设置如下：

8. 设置完成后，点击菜单“下载”，把工程下载到网关里。
9. 点击菜单“查看数据”，查看网关采集到的数据。
   
10. 如果显示的数据和实际不匹配，可能是字节顺序要调整。在下面的窗口中可以修改波特率，扫描间隔，通讯超时，字节顺序等参数。
    
11. 数据类型
    网关支持多种数据类型，用户在添加的时候可以根据采集到数据选择对应的数据类型。不同的设备可能有不同的数据类型名称，可对应选择。
    Boolean 位，布尔变量。变量存储为 8 位（1 个字节）的数值形式，但只能是True 或是 False。
    Char 有符号数，有负数。占用一个字节，8位。
    Byte 无符号数，占用一个字节，8位。
    Short 有符号短整型。有负数。长度2个字节，16位。
    Word 无符号的短整型，长度2个字节，16位。
    Long 有符号长整型，有负数。长度4个字节，取值范围为：-2^31 ~ (2^31 -1)。
    DWord 无符号的长整型，且占4个字节，32位。
    Float 单精度浮点型数据，长度 4 个字节，包括一个符号位、一个 8 位 二进制指数和一个 23 位尾数。浮点型转换成10进制数据的时候请注意字节顺序问题。在不同的设备中字节顺序不同，有4种不同的字节顺序：1234、4321、3412、2143。网关在转发浮点型数据的时候，不对字节顺序进行调整，所以在转换的时候请参考被采集设备的浮点数顺序。
    LLong LLong是长度为8个字节的有符号整数。有负数。
    Qword Qword是长度为8个字节的无符号整数。
    Double 双精度浮点(double)型，占8 个字节（64位）内存空间。

5 启动EtherCAT从站转发采集的数据

1. 网关可以作为EtherCAT协议的从站，把采集到的数据发送给EtherCAT的主站设备。
2. 到菜单“服务-EtherCAT”，启用设置成Yes。
   

参数 说明
IN/Out网口 网关连接主站的网口
存储区大小 根据实际传输的数据个数选择对应的值
Inputs 网关输出给主站的数据
Outputs 主站输出给网关的数据

3. 点击“Inpus”，添加网关输出给主站的数据。
   
4. 点击“Outputs”,添加主站发送给网关的数据
   
5. 完成以上设置后，点击下载，把工程下载的网关里。
6. 点击“Generate ESI File”可以生成ESI文件，把生成的ESI文件下载到EtherCAT主站设备后，就可以和网关进行数据通信了。
   
7. 如果修改了某些参数，需要重新下载工程到网关中，并重新生产ESI文件，然后再导入到主站的设备中。

6 案例总结
使用协议转换网关可以很方便的实现不同协议的设备之间的数据转换。大量节省了项目实施过程的时间成本，人力成本。VFBOX网关产品都是工业级品质，符合工业应用的场景。只需要简单的参数配置，可以很快完成设备和系统之间的连接。方案优点：

1. 不需要修改设备里的程序。
2. 不影响设备原有的工作方式和功能。
3. 只需要简单的配置就可以实现功能需求。
4. 设备长期稳定工作。
5. 网关运行架构如下
   

审核编辑 黄宇