Передача данных с датчиков температуры RX3i на Arduino по протоколу Modbus RS-485

В данной статье мы рассмотрим передачу данных с датчиков температуры RX3i на плату Arduino по протоколу Modbus RS-485 и далее по протоколу Bluetooth на Android устройство. То есть будет реализована цепочка передачи данных RX3i – RS485 – Arduino – Bluetooth – Android устройство.

Статья написана пользователем нашего сайта Variant223 и публикуется с его разрешения. Весь комплект материалов для реализации данного проекта можно скачать по ссылке https://disk.yandex.ru/d/xYeU61dNAeA52A. Проект реализован автором на основе статьи про последовательную связь по протоколу Modbus RS-485 с Arduino (ведомой) — ее желательно прочитать перед тем как переходить к реализации описываемого в данной статье проекта.

Необходимое программное обеспечение (ПО)

Обязательное ПО

Arduino IDE.
Библиотека Modbus-Slave-for-Arduino.
Приложение из Play Маркет Bluetooth Electronics.
Проекты схем для ПО Android (Panel.kwl).
Скетч файл (Sketch_arduino).

Дополнительное ПО

Simply Modbus Master.

Все необходимое ПО находится в архиве soft в архиве, который можно скачать по вышеприведенной ссылке.

Необходимое оборудование

Основное оборудование

Плата Arduino NANO (купить на AliExpress).
Модуль MAX485 TTL в RS-485 (купить на AliExpress).
Модуль HC-06 на плате (купить на AliExpress).
Устройство Android.

Дополнительное оборудование

Модуль USB to RS-485 Converter (купить на AliExpress).
Резистор 1кОм – 1шт. (купить на AliExpress).
Светодиод – 1 шт. (купить на AliExpress).

Сборка макетной платы проекта

Схемы автор проекта не представил, но в ниже приведенных таблицах представлена исчерпывающая информация о соединениях, которые необходимо сделать в схеме проекта.

В следующей таблице представлены необходимые соединения между платой Arduino NANO (ведомой) и модулем MAX485 TTL to RS485.

Arduino NANO	Модуль MAX485 TTL to RS485
0(RX)	RO
1(TX)	DI
D4	DE & RE
+5V	VCC
GND	GND

В следующей таблице представлены необходимые соединения между модулями MAX485 TTL to RS485 и USB to RS-485 (порта CMM модуля RX3i IC695CMM004-BF).

MAX485 TTL to RS485	USB to RS-485	Порт CMM модуля RX3i IC695CMM004-BF
A	A	1
B	B	2

В следующей таблице представлены необходимые соединения между платой Arduino NANO (ведомой) и модулем HC-06.

Arduino NANO	Модуль HC-06
D12	RXD
D11	TXD
+5V	VCC
GND	GND

В следующей таблице представлены необходимые соединения между платой Arduino NANO (ведомой) и светодиодом через резистор.

Arduino NANO	Светодиод
D2	+
GND	—

Далее переходим к установке ПО.

Установка ПО на Windows 7, 10

Выполните следующую последовательность шагов.

1. Устанавливаем «arduino-1.8.16-windows».

2. Проверяем настройки. Плата: «Arduino Nano». Процессор: «ATmega328P (Old Bootloader)» — 328 написано на чипе arduino. Порт соответствует подключенному вашей arduino к ПК. Программатор: «AVRISP mkII».

3. Добавляем библиотеку: Скетч – Подключить библиотеку – Добавить .ZIP библиотеку….

4. Выбрать файл «Modbus-Master-Slave-for-Arduino-master».

Загрузка программы

Выполните следующую последовательность шагов.

1. Удалить все в поле кода.

2. Открыть скетч файл sketch_arduino (текст скетча приведен в конце статьи).

3. Нажимаем «Проверить» и сохраняем проект куда вы хотите.

4. После компиляции вы должны увидеть сообщение:

5. Временно отключаем Модуль MAX485 TTL to RS485 от D4 Arduino , так как USB использует тот же порт, что и модуль.

6. Нажимаем загрузить. После этого вы должны увидеть надпись «Загрузка завершена».

7. Подключаем D4 Arduino обратно.

Настройка эмулятора передачи данных Modbus

1. Подключаем модуль преобразования USB в RS-485 к Модуль MAX485 TTL to RS485.

2. Проверяем COM порт к которому подключили модуль.

3. Устанавливаем ПО Simple Modbus Master.

4. В программе Simply Modbus откройте опции записи (Write option).

5. После этого установите параметры записи в программе Simply Modbus Master: режим RTU, COM порт к которому подключен модуль преобразования USB в RS-485 (в нашем случае это COM6), скорость 9600 бод, 8 бит данных, 1 стоповый бит, отсутствие бита четности (Parity None) и идентификатор ведомого (Slave ID) равный 1.

6. После этого установите в первом регистре (first register) значение 40001, число передаваемых значений (values) равное 3 и функциональный код (function code) равный 16 (Write Holding Register).

7. После этого запишите 1 в 40001 (для включения светодиода и передачи значения температуры по первому датчику), 1 в 40002 (для передачи значения температуры по второму датчику) и 90 в 40003 (для передачи значения температуры по третьему датчику), затем нажмите кнопку SEND (передать) – см. рисунок.

При этом после подключения ПО на Android должны передаваться данные.

Настройка RX3i для передачи данных Modbus через CMM порт

1. Подключаем Модуль MAX485 TTL to RS485 к порту CMM.

2. Программируем RX3i, так чтобы данные Real преобразовать в INT адреса %R которые будут идти по порядку (в эти адреса записываем последовательно показания температур с датчиков).

3. Настраиваем модуль порт CMM следующим образом:

4. Настройки передачи данных следующие:

Примечание: количество передаваемых INT значений указанно 27, так как при выборе большего количества данные перестают обрабатываться Arduino NANO. Проверки работы на других моделях arduino не производились.

Установка и настройка ПО на Android

Скачиваем архив с экранам «Panel.kwl».
Сохраняем в папку: Память устройства / keuwlsoft скаченный файл.
Из Play маркета или из архива soft устанавливаем Bluetooth Electronics_v1.42_apkpure.com.apk.
Из ПО Bluetooth Electronics нажимаем на дискетку в левом верхнем углу и нажимаем Load Panels из папки с сохраненными моделями файл «Panel.kwl».
На экране появляются новые панели.
Если выдает ошибку удалите все экраны.

Подключение Arduino к RX3i

Подключаем источник питания 5В к arduino.
Из ПО Bluetooth Electronics нажимаем Connect.
Выбираем Bluetooth Classic.
Нажимаем NEXT.
Выбираем HC-06.
Нажимаем Connect.
Когда надпись Connect станет синяя нажимаем Done.
Выбираем тот экран с которого хотите видеть данные температуры.
Нажимаем RUN.
Нажимаем кнопку «Запустить» и проверяем соответствие температур с компьютера (где у вас видно температуры было раньше) и Android устройства.

Подключение Arduino к эмулятору

Подаем питание на Arduino, при этом на модуле HC-06 должен мигать светодиод.
Из ПО Bluetooth Electronics нажимаем Connect.
Выбираем Bluetooth Classic.
Нажимаем NEXT.
Выбираем HC-06.
Нажимаем Connect.
Когда надпись Connect станет синяя нажимаем Done.
Выбираем экран Panel.
Нажимаем RUN.
Нажимаем кнопку «Запустить» и проверяем соответствие температур с эмулятора и Android устройства.

Исходный код программы (скетча)

//RS-485 Modbus Slave (Arduino)
// Передача данных INT от контроллера RX3i
#include <ModbusRtu.h>                //Подключение библиотеки Modbus для Arduino
#include <SoftwareSerial.h>           //Подключение библиотеки для включения дополнительного COM порта

#define led10 2                       //Включение тестового светодиода на 2 пине Arduino 

SoftwareSerial Serial_2(11, 12);      //Подключение долнительного COM порта на 11 и 12 пины RX и TX соответственно      
Modbus bus;                           //Подключение объекта bus for class modbus 
uint16_t modbus_array[] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};    //Первоначально в массив из 30 значений записываем нули 

// Arduino NANO может обработать только 27 UINT, если ставить больше не обрабатывает.
int Temp1T1 = 0;                      //Обнуляем значения 
int Temp1T2 = 0;
int Temp1T3 = 0;
int Temp1T4 = 0;
int Temp1T5 = 0;
int Temp1T6 = 0;
int Temp1T7 = 0;
int Temp1T8 = 0;
int Temp1T9 = 0;
int Temp1T10 = 0;


int red = 50;
int green = 100;
int blue = 150;

void setup()                          //Запускаем главную функцию
{
  pinMode(led10,OUTPUT);              //Led10 на вывод данных. Если индикация не нужно можно удалить
   
  bus = Modbus(1,1,4);                //Modbus slave ID as 1 and 1 connected via RS-485 and 4 connected to DE & RE pin of RS-485 Module
                                      //адрес ведомого равен 1, используется связь через интерфейс RS-485 (вторая 1), 
                                      //4 – номер контакта Arduino, к которому подключены контакты DE & RE модуля RS-485
  bus.begin(9600);                    //Modbus slave baudrate at 9600 (скорость 9600 бод)

  Serial_2.begin(9600);               //Инициализация дополнительного COM порта для Bluetooth

  Serial_2.println("Data ON");       //Сообщение о включении передачи
}
void loop()                          //Запускаем функцию обработки сигналов
{
   bus.poll(modbus_array,sizeof(modbus_array)/sizeof(modbus_array[0]));       //Производиться запись значений в массив из Master Modbus 
  
  if (modbus_array[0] == 0)          //Depends upon value in modubus_array[0] written by Master Modbus
  {
    digitalWrite(led10,LOW);          //выключаем проверочный светодиод
  }
  else
  {
     digitalWrite(led10,HIGH);       // включаем проверочный светодиод     
  } 


  int Temp1T1 = modbus_array[0];         //Присваиваем значения температур для Temp1T
  int Temp1T2 = modbus_array[1];
  int Temp1T3 = modbus_array[2];
  int Temp1T4 = modbus_array[3];
  int Temp1T5 = modbus_array[4];
  int Temp1T6 = modbus_array[5];
  int Temp1T7 = modbus_array[6];
  int Temp1T8 = modbus_array[7];
  int Temp1T9 = modbus_array[8];
  int Temp1T10 = modbus_array[9];  

  
  
 if (Serial_2.available()>0) {                      //если значение больше 0 то передавать


// Данные для обработки программой BlueTooth Electronics Version 1.3 на Android
       Serial_2.println("*A"+String(Temp1T1)+"*");
       Serial_2.println("*B"+String(Temp1T2)+"*");
       Serial_2.println("*C"+String(Temp1T3)+"*");
       Serial_2.println("*D"+String(Temp1T4)+"*");
       Serial_2.println("*E"+String(Temp1T5)+"*");
       Serial_2.println("*F"+String(Temp1T6)+"*");
       Serial_2.println("*G"+String(Temp1T7)+"*");
       Serial_2.println("*H"+String(Temp1T8)+"*");
       Serial_2.println("*I"+String(Temp1T9)+"*");
       Serial_2.println("*J"+String(Temp1T10)+"*");

    }
}

//RS-485 Modbus Slave (Arduino)

// Передача данных INT от контроллера RX3i

#include <ModbusRtu.h> //Подключение библиотеки Modbus для Arduino

#include <SoftwareSerial.h> //Подключение библиотеки для включения дополнительного COM порта

#define led10 2 //Включение тестового светодиода на 2 пине Arduino

SoftwareSerial Serial_2(11, 12); //Подключение долнительного COM порта на 11 и 12 пины RX и TX соответственно

Modbus bus; //Подключение объекта bus for class modbus

uint16_t modbus_array[] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}; //Первоначально в массив из 30 значений записываем нули

// Arduino NANO может обработать только 27 UINT, если ставить больше не обрабатывает.

int Temp1T1 = 0; //Обнуляем значения

int Temp1T2 = 0;

int Temp1T3 = 0;

int Temp1T4 = 0;

int Temp1T5 = 0;

int Temp1T6 = 0;

int Temp1T7 = 0;

int Temp1T8 = 0;

int Temp1T9 = 0;

int Temp1T10 = 0;

int red = 50;

int green = 100;

int blue = 150;

void setup() //Запускаем главную функцию

{

pinMode(led10,OUTPUT); //Led10 на вывод данных. Если индикация не нужно можно удалить

bus = Modbus(1,1,4); //Modbus slave ID as 1 and 1 connected via RS-485 and 4 connected to DE & RE pin of RS-485 Module

//адрес ведомого равен 1, используется связь через интерфейс RS-485 (вторая 1),

//4 – номер контакта Arduino, к которому подключены контакты DE & RE модуля RS-485

bus.begin(9600); //Modbus slave baudrate at 9600 (скорость 9600 бод)

Serial_2.begin(9600); //Инициализация дополнительного COM порта для Bluetooth

Serial_2.println("Data ON"); //Сообщение о включении передачи

}

void loop() //Запускаем функцию обработки сигналов

{

bus.poll(modbus_array,sizeof(modbus_array)/sizeof(modbus_array[0])); //Производиться запись значений в массив из Master Modbus

if (modbus_array[0] == 0) //Depends upon value in modubus_array[0] written by Master Modbus

{

digitalWrite(led10,LOW); //выключаем проверочный светодиод

}

else

{

digitalWrite(led10,HIGH); // включаем проверочный светодиод

}

int Temp1T1 = modbus_array[0]; //Присваиваем значения температур для Temp1T

int Temp1T2 = modbus_array[1];

int Temp1T3 = modbus_array[2];

int Temp1T4 = modbus_array[3];

int Temp1T5 = modbus_array[4];

int Temp1T6 = modbus_array[5];

int Temp1T7 = modbus_array[6];

int Temp1T8 = modbus_array[7];

int Temp1T9 = modbus_array[8];

int Temp1T10 = modbus_array[9];

if (Serial_2.available()>0) { //если значение больше 0 то передавать

// Данные для обработки программой BlueTooth Electronics Version 1.3 на Android

Serial_2.println("*A"+String(Temp1T1)+"*");

Serial_2.println("*B"+String(Temp1T2)+"*");

Serial_2.println("*C"+String(Temp1T3)+"*");

Serial_2.println("*D"+String(Temp1T4)+"*");

Serial_2.println("*E"+String(Temp1T5)+"*");

Serial_2.println("*F"+String(Temp1T6)+"*");

Serial_2.println("*G"+String(Temp1T7)+"*");

Serial_2.println("*H"+String(Temp1T8)+"*");

Serial_2.println("*I"+String(Temp1T9)+"*");

Serial_2.println("*J"+String(Temp1T10)+"*");

}