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Version: TAO v2.x

Verwendung des Modbus-Protokolls

Ab TAO Version 2.1.0 wird in Node-Red ein Modbus-Flow bereitgestellt. Damit können LoRaWAN-Sensoren data in einem integrierten Modbus-Slave-Server bereitstellen. Dieser Server ist auf dem Standard-TCP-Port 10502 verfügbar.

Der Flow erfordert, dass alle uplinks im internen MQTT-Topic /uplink-topic veröffentlicht werden. Dies ist bei dem standardmäßigen „UPLINK / DOWNLINK“-Flow der Fall, der während der Installation bereitgestellt wird.

Ablauf​

Die Prozessschritte sind nachfolgend beschrieben. Nur der erste Schritt erfordert eine manuelle Konfiguration, die anderen Schritte werden automatisch von TAO ausgeführt.

  1. Definieren Sie eine Zuordnungstabelle, die für jeden LoRaWAN-Sensor angibt, welche Eigenschaft extrahiert werden soll, welcher Codierungsalgorithmus angewendet werden muss und an welcher Stelle sie im Modbus-Holding-Register-Array geschrieben werden muss.

    Dies ist ein manueller Schritt, der weiter unten im Abschnitt Modbus-Mapping ausführlich beschrieben wird.

  2. Empfangen Sie uplink-Nachrichten von LoRaWAN-Sensoren und dekodieren Sie den hexadezimalen payload mit dem entsprechenden driver (falls vorhanden).

  3. Verarbeiten Sie den dekodierten payload und konvertieren Sie jede ausgewählte Eigenschaft in Modbus-Werte (unter Verwendung der Zuordnungstabelle).

  4. Stellen Sie jeden Wert in einem internen Modbus-Server bereit.

Der Flow folgt diesen Schritten:

Die uplink-Nachricht wird aus dem „/uplink-topic“ des internen MQTT-Servers extrahiert (MQTT-Eingabeknoten). Alle Nachrichten werden in die Funktion „Check DevEUI_uplink, then flatten object“ eingespeist, die den DevEUI_uplink parst und die Attributnamen-Eigenschaftskonvertierung bereitstellt.

Die Nachricht wird dann an die Funktion „Modbus mapping“ und anschließend an die Funktion „Modbus Protocol Conversion“ übergeben, die Modbus-Schreiboperationen in den Knoten „Modbus Flex Write“ einspeist. Alle Schreiboperationen richten sich an den internen „TAO Modbus server“.

Anpassung​

Modbus-Server​

Doppelklicken Sie im ModBus-Flow auf den Knoten TAO Modbus server (5000 registers), um seine Einstellungen zu ändern:

Der Modbus-Server ist so konfiguriert, dass er auf TCP-Port 10502 lauscht; Sie können ihn auf Port 11502 ändern.

Modbus-Mapping​

Um das Mapping zu definieren, müssen Sie die Datei „modbus-definition.csv“ hochladen.

  • Wenn Sie TAO Version 2.1.x verwenden:

  • Wenn Sie TAO Version 2.2.0 oder höher verwenden: Nutzen Sie die TAO-Benutzeroberfläche wie beschrieben in Setting up the Modbus dataflow.

Für jede Eigenschaft, die Sie aus der uplink-Nachricht extrahieren möchten, müssen Sie ein Objekt angeben, das aus den folgenden Feldern besteht:

  • DevEUI ist die DevEUI des LoRaWAN-Sensors.
  • Attribute bezieht sich auf den Eigenschaftsnamen, wie er aus dem LoRaWAN-uplink extrahiert wird. Siehe unten, um mehr darüber zu erfahren, wie Sie ein Attribut für jede gemessene Eigenschaft festlegen.
  • DataType: die anzuwendende Modbus-Operation. Siehe unten, um mehr über die unterstützten Typen zu erfahren.
  • address: Position der Modbus-Registernummer.

Wie werden Attribute festgelegt?

Jede Eigenschaft, die Sie einem Modbus-Objekt zuordnen müssen, muss in Ihrer CSV-Mapping-Datei einem geeigneten Attribut zugewiesen werden.

Dazu müssen Sie zunächst die verschiedenen Eigenschaften ermitteln, die von Ihren LoRaWAN-Geräten in den uplink-payloads gemeldet werden.

Tipp

Sie können einen MQTT-Client wie MQTTX oder mosquitto_sub verwenden, um die von Ihren Geräten gemeldeten uplink-Pakete abzurufen und herauszufinden, welche Eigenschaften in ihren payloads enthalten sind.

Nehmen wir das folgende Beispiel eines Geräts, das das folgende uplink-Paket meldet:

{
  "DevEUI_uplink": {
    "Time": "2024-09-24T13:51:10.920+00:00",
    "DevEUI": "20635F0106000244",
    "FPort": 17,
    "FCntUp": 101,
    "LrrSNR": 5.5,
    ...
    "LrrRSSI": -30.6,
    ...
    "payload": {
        "messageType": "HEARTBEAT",
        "trackingMode": "PERMANENT_TRACKING",
        "batteryVoltage": 4.05,
        "levels": {
          "power": 3,
          "state": "on"
        }
    },
    "points": {
        "temperature": {
          "unitId": "Cel",
          "record": 28.3
        },
        ...
    }
  }
}

-> Wir haben einen DevEUI_uplink empfangen mit:

  • LrrSNR = 5,5 dB
  • LrrRSSI = -30,6 dBm
  • batteryVoltage = 4,05 V
  • power = 3
  • temperature = 28,3 °C

Wenn Sie die LoRaWAN-Metadaten exportieren möchten, wie z. B. uplink-Frame-Counter (FCntUp), uplink-RSSI oder SNR, muss das entsprechende Attribut genau denselben Namen wie die LoRaWAN-Metadaten verwenden, also FCntUp, LrrSNR, LrrRSSI...

Unter payload und/oder points muss das Attribut, das jeder Eigenschaft entspricht, den Eigenschaftsnamen verwenden. Zum Beispiel trackingMode, batteryVoltage... Verwenden Sie einen Unterstrich _, um Unterebenen darzustellen: zum Beispiel levels_power, temperature_record.

Unterstützte DataTypes

  • float: Modbus-Operation ist FC 16, Schreiben von 2 Registern: 4 Bytes.
  • int: Modbus-Operation ist FC 16, Schreiben von 1 Register: 2 Bytes.
  • uint oder uint32: Modbus-Operation ist FC 16, Schreiben von 2 Registern: 4 Bytes.
  • hex: Modbus-Operation ist FC 16, Schreiben von n Registern: n*2 Bytes (für "0A0B0C" werden 2 Register verwendet, das erste enthält 0A0B, das zweite enthält 000C).

Extraktionsfunktion​

Wenn Sie andere DataTypes unterstützen oder dekodierten payload in einen der oben aufgeführten DataTypes konvertieren möchten, wenden Sie sich an ihren Support.

Visualisierung​

Sobald der Flow läuft, werden alle extrahierten data aus Ihren LoRaWAN-Sensoren als Modbus-Werte in den Holding-Registern bereitgestellt.

Sie können ein Tool wie Modbus Doctor verwenden, um den Inhalt zu visualisieren:

  • Eingehender payload (Ausschnitt):

    {
      "DevEUI_uplink": {
        "Time": "2024-09-24T13:51:10.920+00:00",
        "DevEUI": "20635F0106000244",
        "FPort": 17,
        "FCntUp": 101,
        "LrrSNR": 5.5,
        ...
        "LrrRSSI": -30.6,
        ...
        "payload": {
            "messageType": "HEARTBEAT",
            "trackingMode": "PERMANENT_TRACKING",
            "batteryVoltage": 4.05,
            "levels": {
              "power": 3,
              "state": "on"
            }
        },
        "points": {
            "temperature": {
              "unitId": "Cel",
              "record": 28.3
            },
            ...
        }
      }
    }

  • Wir haben das folgende Mapping:

    {
      "DevEUI": "20635F0106000244",
      "Attribute": "LrrRSSI",
      "DataType": "int",
      "address": 0
    },
    {
      "DevEUI": "20635F0106000244",
      "Attribute": "FCntUp",
      "DataType": "Uint32",
      "address": 1
    },
    {
      "DevEUI": "20635F0106000244",
      "Attribute": "batteryVoltage",
      "DataType": "float",
      "address": 3
    },
    {
      "DevEUI": "20635F0106000244",
      "Attribute": "temperature_record",
      "DataType": "float",
      "address": 5
    }

  • Die entsprechende Visualisierung für:

    • LrrRSSI: Register 0, Länge 1, Modus Dezimal, 16-Bit-Wort:

    • FCntUp: Register 1, Länge 2, Modus Dezimal, 16-Bit-Wort:

    • batteryVoltage: Register 3, Länge 2, Modus Dezimal, 32-Bit-Float:

Dashboard​

Ein dashboard ist unter der Standard-URL http://<box ip>:1323/node-red/ui verfügbar; es fasst die letzten Einträge zusammen.

Downlinks über Modbus sind derzeit nicht implementiert. Sie können jedoch weiterhin downlink-Nachrichten über das MQTT-downlink-topic senden, wie in MQTT usage beschrieben.

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