Développement IIoT Edge – Utilisation de Modbus

Note de l'éditeur : l'Internet industriel des objets (IIoT) promet de fournir un aperçu approfondi des opérations industrielles et d'améliorer l'efficacité des machines et des systèmes connectés. Les applications IIoT à grande échelle reposent sur des architectures en couches pour collecter des données à partir d'une large gamme de capteurs, déplacer les données de manière fiable et sécurisée vers le cloud et effectuer les analyses nécessaires pour fournir ces informations et cette efficacité. Dans Industrial Internet Application Development, les auteurs fournissent un examen détaillé de l'architecture IIoT et discutent des approches permettant de répondre aux exigences générales associées à ces systèmes.

Adapté de Industrial Internet Application Development, par Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli.

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Chapitre 3. Développement IIoT Edge (suite)
Par Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Protocoles industriels M2M – Modbus

Dans cette section, nous allons essayer de créer une application IoT simple pour envoyer des données d'un module de simulation de capteur à un appareil récepteur (un PC ou un cloud), en utilisant un hub Raspberry Pi et le protocole Modbus :

Flux de données d'un simulateur de capteur vers un appareil récepteur

Pour les appareils avec des ressources matérielles limitées, il est judicieux d'utiliser le protocole Modbus pour la communication série. Bien que simple, il possède plusieurs implémentations ouvertes et propriétaires dont les fonctionnalités varient.

A noter que ce protocole peut être utilisé sur la couche transport, mais, dans notre exemple, nous allons utiliser Modbus TCP, travaillant au niveau applicatif.

Dans le tableau suivant, vous pouvez trouver une description plus détaillée du protocole pour comprendre s'il est adapté à vos besoins :

Clé Valeur Open sourceOui*La couche OSITransport ou une applicationTypes de donnéesEntier, flottant, chaîne, booléenLimitations• Pas de prise en charge des grands objets binaires

• Le nœud maître interroge régulièrement chaque appareil pour des modifications de données*

• Maximum 254 appareils adressés sur une seule liaison de données*

• Seules les transmissions contiguës sont autorisées

Opérations possiblesLire et écrire des registres et des bobines, diagnosticsLatencyHighUsageSMS, GPRS, filaire, sans fil, communication mailléSécuritéNonCompressionNon

Tableau 4 :Les spécifications du protocole Modbus

Les valeurs marquées d'un * ne sont pas applicables à toutes les implémentations du protocole Modbus.

Pour construire l'application, nous aurons besoin des éléments suivants :

• Logiciel requis :

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

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

  • L'interface de ligne de commande Cloud Foundry (https:// github.com/cloudfoundry/cli#downloads )

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

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

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

• Matériel requis :

  • Raspberry Pi 3 (modèle B)

  • Un adaptateur secteur (2A/5V)

  • Une carte microSD (8 Go+) et un adaptateur SD

  • Un câble Ethernet pour une connexion réseau filaire

Préparation d'une carte SD

Pour préparer une carte SD, suivez la séquence d'actions décrite :

1. Téléchargez la dernière image Raspbian LITE (disponible sur https://raspberrypi.org/downloads/raspbian/ ).

2. Connectez votre carte SD à un ordinateur et utilisez Etcher (https://io/ ) pour flasher le .img fichier sur la carte SD.

3. Activer SSH :

   cd /Volumes/boot
   touch ssh

4. Pour activer le Wi-Fi, créez conf avec le contenu suivant :

   network={
      ssid="YOUR_SSID"
      psk="YOUR_WIFI_PASSWORD"
   }

Pour créer un fichier dans une console Linux, vous pouvez utiliser l'éditeur nano GNU. Il est pré-installé dans la plupart des distributions Linux. Tout ce dont vous avez besoin est d'exécuter le nano FILE_NAME commande et suivez les instructions affichées.

5. Créez le /home/pi/hub

6. Créez le /home/pi/hub/package.json fichier avec le contenu suivant :

   {
      « nom » :« hub »,
      « version » :« 1.0.0 »,
      « description » :« »,
      « main » :« index.js », « scripts » :{
         « start » :« node index.js »,
         « test » :« echo « Erreur :aucun test spécifié » &&exit 1″
      },
      « auteur » : « »,
      « licence » : « ISC », « dépendances » :{
         « modbus » :« 0.0.16 ”,
         "requête" :"^2.81.0"
      }
   }

7. Créez le /home/pi/hub/index.js avec le contenu suivant, en remplaçant REMOTE-SERVER-ADDRESS.com et ADRESSE-CAPTEUR-DISTANT avec de vraies valeurs :

   

8. Créez un /home/pi/hub/Dockerfile fichier avec le contenu suivant :

   À PARTIR de hypriot/rpi-node:boron-onbuild
   RUN apt-get update &&apt-get install -y libmodbus5

9. Créez le /home/pi/sensor

10. Créez le /home/pi/sensor/package.json fichier avec le contenu suivant :

   {
      "nom" :"capteur",
      "version" :"1.0.0",
      "description" :"",
      « main » :« index.js », « scripts » :{
         « start » :« node index.js »,
         « test » :« echo « Erreur :aucun test spécifié » &&exit 1″
      },
      « auteur » : « »,
      « licence » : « ISC », « dépendances » :{
         « modbus » :« 0.0.16 ”
      }
   }

11. Créez le /home/pi/sensor/index.js avec le contenu suivant, en remplaçant REMOTE-HUB-ADDRESS.com avec une valeur réelle :

    

12. Créez le /home/pi/sensor/Dockerfile fichier avec le contenu suivant :

   À PARTIR de hypriot/rpi-node:boron-onbuild
   RUN apt-get update &&apt-get install -y libmodbus5