Modbus網(wǎng)關(guān)和工具開(kāi)源分享

描述

介紹

使用熟悉的Visual Studio、C#等開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)基于.NET Core 2.2框架的應(yīng)用程序，使得工具和Web應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)變得更加容易。利用 Windows 10 IoT Core 平臺(tái)，此類(lèi)應(yīng)用程序可以部署到小型設(shè)備，例如 Raspberry PI 2 或 PI 3。

通訊總線

基于 Raspberry PI 的應(yīng)用程序的典型場(chǎng)景是家庭自動(dòng)化。與各種設(shè)備的通信是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。許多設(shè)備提供使用 TCP/IP 的 Modbus 接口或使用 Modbus RTU 的串行接口（參見(jiàn)Wikipedia 上的Modbus ）。

目標(biāo)

使用社區(qū)中的各種庫(kù)和 .NET Core 2.2 框架，通過(guò)命令行應(yīng)用程序或通過(guò)基于 Web 的界面來(lái)執(zhí)行應(yīng)用程序來(lái)讀寫(xiě) Modbus 從屬設(shè)備是主要的，為監(jiān)控和控制的測(cè)試和開(kāi)發(fā)提供了簡(jiǎn)單的工具應(yīng)用程序。

使用 Modbus TCP 或 Modbus RTU，應(yīng)用程序應(yīng)提供以下功能：

• 讀寫(xiě)單個(gè)或多個(gè)線圈。
• 讀取單個(gè)或多個(gè)離散輸入。
• 讀寫(xiě)單個(gè)或多個(gè)保持寄存器。
• 讀取單個(gè)或多個(gè)輸入寄存器。

由于 Modbus 規(guī)范通常僅支持布爾值和 16 位整數(shù)日期，因此已使用多個(gè)擴(kuò)展來(lái)提供對(duì)各種其他數(shù)據(jù)類(lèi)型（例如浮點(diǎn)數(shù)、雙精度數(shù)甚至字符串）的訪問(wèn)。

控制臺(tái)應(yīng)用程序

使用控制臺(tái)應(yīng)用程序模板作為開(kāi)始，使用幾個(gè)庫(kù)添加應(yīng)用程序設(shè)置、日志記錄和命令行處理：

• Windows 10物聯(lián)網(wǎng)
• ASP.NET核心 2.2
• 命令行核心框架
• Serilog日志框架
• Modbus TCP（NModbus 庫(kù)）

應(yīng)用程序設(shè)置允許預(yù)設(shè)常用通信或日志記錄設(shè)置。

ASP.NET 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序

使用剃須刀頁(yè)面和用于個(gè)人用戶身份驗(yàn)證的Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)ASP.NET Web 應(yīng)用程序模板已被使用。添加了幾個(gè)頁(yè)面以顯示來(lái)自各個(gè)組件的選定數(shù)據(jù)。一個(gè)額外的頁(yè)面用于嵌入Swagger Web API。Swagger 頁(yè)面和選定的其他頁(yè)面需要身份驗(yàn)證才能訪問(wèn)。ASP.NET Core Web 應(yīng)用程序還使用 HTTPS 作為訪問(wèn)頁(yè)面的唯一協(xié)議。

REST API和招搖

來(lái)自 Modbus 設(shè)備的各種數(shù)據(jù)可通過(guò)一組基于 REST 的 Web API 獲取。Swashbuckle項(xiàng)目提供的 Swagger 集成將Swagger添加到提供 Swagger-UI 的 NModbusTCP 項(xiàng)目，從而為 REST API 消費(fèi)者提供豐富的發(fā)現(xiàn)、文檔和游樂(lè)場(chǎng)體驗(yàn)。

控制器實(shí)現(xiàn)

已實(shí)施以下基本 Modbus MVC 控制器：

• CoilController（讀寫(xiě)單個(gè)線圈）
• CoilsController（讀寫(xiě)多個(gè)線圈）
• DiscreteInputController（讀取單個(gè)離散輸入）
• DiscreteInputsController（讀取多個(gè)離散輸入）
• HoldingRegisterController（讀寫(xiě)單個(gè)保持寄存器）
• HoldingRegistersController（讀寫(xiě)多個(gè)保持寄存器）
• InputRegisterController（讀取單個(gè)輸入寄存器）
• InputRegistersController（讀取多個(gè)輸入寄存器）

和用于其他數(shù)據(jù)類(lèi)型的 Modbus 擴(kuò)展控制器：

• ROSingleController（讀取輸入寄存器）
• ROArrayController（讀取輸入寄存器）
• RWSingleController（讀取保持寄存器）
• RWArrayController（讀取保持寄存器）

部署

應(yīng)用程序可以部署在 ASP.NET Core 2.2 框架支持的各種平臺(tái)上。它還使用 Windows 10 IoT 在 Raspberry PI 3 或 Raspberry PI 2 B 上運(yùn)行，只需發(fā)布??到 Raspberry PI 上的目錄即可。

概括

使用 .NET Core 2.2 框架可以實(shí)現(xiàn)各種命令行工具和簡(jiǎn)單的 Web 應(yīng)用程序。基于 REST 的 Web API 對(duì) Modbus 設(shè)備的訪問(wèn)不僅提供了到 Modbus TCP 的 HTTP 網(wǎng)關(guān)，而且還允許通過(guò) HTTPS 進(jìn)行安全訪問(wèn)（注意：Modbus 在 Modbus TCP 或 Modbus RTU 中沒(méi)有安全層）。

筆記

所有源代碼都可以在 Github ( dtv42/HomeControl NModbus ) 上找到。