كيفية استخدام Modbus RTU مع لوحة TouchBerry و UPSAFePi

بروتوكول Modbus RTU هو بروتوكول اتصال شائع الاستخدام في أنظمة الأتمتة الصناعية لربط المعدات مثل أجهزة الاستشعار والمشغلات وأنظمة التحكم. في هذه المقالة، سنستكشف كيفية استخدام بروتوكول Modbus RTU مع لوحة TouchBerry وجهاز UPSAFePi ، وهو حل لتوفير مصدر طاقة غير منقطع (UPS) للأنظمة الحيوية.

تجمع لوحة TouchBerry بين قوة Raspberry Pi وشاشة اللمس لإنشاء واجهة مستخدم مرنة للتطبيقات الصناعية. أما UPSAFePi فهو حل UPS (مزود طاقة غير منقطع) مصمم خصيصًا لحماية Raspberry Pi من انقطاع التيار الكهربائي.

ما هو Modbus RTU؟

Modbus RTU (وحدة طرفية عن بعد) هو بروتوكول اتصال تسلسلي يُمكّن من نقل البيانات عبر الشبكات الصناعية. يعمل هذا البروتوكول على خطوط تسلسلية (RS-232 أو RS-485)، مما يجعله خيارًا شائعًا لأنظمة الأتمتة الصناعية التي تتطلب اتصالًا موثوقًا بين أجهزة متعددة.

يُستخدم بروتوكول Modbus RTU لربط جهاز رئيسي (غالباً وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة أو حاسوب) بأجهزة تابعة (مثل أجهزة الاستشعار أو المشغلات). ويُستخدم على نطاق واسع في أنظمة SCADA (أنظمة التحكم الإشرافي واكتساب البيانات) لمراقبة المعدات الصناعية والتحكم بها.

لماذا نستخدم Modbus RTU مع لوحة TouchBerry؟

توفر لوحة TouchBerry من Industrial Shields واجهة رسومية مزودة بشاشة لمس لتسهيل التفاعل مع أنظمة التشغيل الآلي. وهي تتضمن معالج Raspberry Pi كنظام أساسي، مما يوفر مرونة عالية وقدرة معالجة فائقة للتطبيقات الصناعية.

باستخدام Modbus RTU مع لوحة TouchBerry ، يمكنك:

• التواصل مع المعدات الصناعية عبر بروتوكولات قياسية مثل Modbus.

• قم بإنشاء واجهات مستخدم بسيطة وسهلة الاستخدام لمراقبة والتحكم في الأجهزة مثل أجهزة الاستشعار والصمامات والمحركات وما إلى ذلك.

• أضف طبقة من الأمان مع UPSAFePi ، وهو جهاز UPS يضمن استمرار تشغيل نظامك حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي.

المتطلبات الأساسية لاستخدام Modbus RTU مع لوحة TouchBerry و UPSAFePi

قبل البدء في استخدام Modbus RTU ، تأكد من توفر ما يلي:

1. لوحة TouchBerry مزودة بجهاز Raspberry Pi مدمج.

2. UPSAFePi ، وحدة UPS تحمي جهاز Raspberry Pi من انقطاع التيار الكهربائي.

3. كابلات وموصلات RS-485 لاتصالات Modbus.

4. برنامج لتكوين وبرمجة لوحة TouchBerry (على سبيل المثال، Node-RED أو Python ).

5. المعدات المتوافقة مع Modbus RTU (مثل أجهزة الاستشعار والصمامات والمحركات).

خطوات تهيئة Modbus RTU مع لوحة TouchBerry

1. قم بتثبيت وتكوين لوحة TouchBerry

تعتمد لوحة TouchBerry على جهاز Raspberry Pi ، الذي يعمل بنظام تشغيل Linux مثل Raspberry Pi OS . يجب عليك أولاً تثبيت نظام التشغيل على بطاقة SD الخاصة بجهاز Raspberry Pi وإجراء الإعدادات الأساسية لتشغيل لوحة TouchBerry.

2. قم بتوصيل جهاز Modbus RTU بلوحة TouchBerry

لإنشاء اتصال Modbus RTU ، يجب توصيل لوحة TouchBerry بمعدات Modbus الخاصة بك عبر واجهة تسلسلية RS-485 . يحتوي Raspberry Pi على منافذ GPIO تسمح لك بتوصيل وحدة RS-485 للاتصال التسلسلي.

إليك خطوات توصيل جهاز RS-485 بلوحة TouchBerry :

1. قم بتوصيل وحدة RS-485 بمنافذ GPIO الخاصة بجهاز Raspberry Pi. ستحتاج إلى مكتبة pyModbus أو برنامج متوافق آخر للتفاعل مع الجهاز.

2. قم بتوصيل معدات Modbus RTU بالطرف الآخر من كابل RS-485.

3. قم بتثبيت مكتبة Modbus للغة بايثون

الطريقة الأكثر شيوعًا للتواصل مع أجهزة Modbus RTU على جهاز Raspberry Pi هي استخدام مكتبة pyModbus في لغة Python. إليك كيفية تثبيتها واستخدامها لقراءة وكتابة البيانات من جهاز Modbus الخاص بك.

1. قم بتثبيت pyModbus :

   افتح نافذة طرفية على جهاز Raspberry Pi وقم بتشغيل الأمر التالي لتثبيت pyModbus :

   
   

   sudo pip3 install pyModbus

2. تكوين اتصال Modbus RTU :

   بمجرد تثبيت المكتبة، يمكنك استخدام برنامج بايثون لتكوين اتصال Modbus RTU والتفاعل مع الأجهزة التابعة.

   فيما يلي مثال بسيط لبرنامج بايثون لقراءة البيانات من جهاز Modbus RTU:

   
   

   from pymodbus.client.sync import ModbusSerialClient as ModbusClient # Configuration du client Modbus RTU client = ModbusClient(method= 'rtu' , port= '/dev/ttyAMA0' , baudrate= 9600 ) client.connect() # Lire les 10 premiers registres à partir de l'adresse 0 result = client.read_holding_registers( 0 , 10 , unit= 1 ) إذا كانت النتيجة خطأً: print ( "خطأ في قراءة السجلات" ) آخر : print ( "البيانات المقروءة:" , result.registers) client.close()

   في هذا النص البرمجي:

   • method='rtu' : يحدد أننا نستخدم وضع Modbus RTU.

   • port='/dev/ttyAMA0' : يحدد المنفذ التسلسلي المستخدم للاتصال RS-485 (على Raspberry Pi).

   • baudrate=9600 : يحدد سرعة الإرسال.

   • client.read_holding_registers(0, 10, unit=1) : يقرأ 10 سجلات من العنوان 0 على جهاز Modbus التابع بمعرف الوحدة 1.

4. أنشئ واجهة المستخدم باستخدام Node-RED أو Python

بمجرد إنشاء اتصال مع أجهزة Modbus، يمكنك إنشاء واجهة مستخدم رسومية للتفاعل معها. إليك خياران لإنشاء هذه الواجهة:

1. Node-RED :
   يُعدّ Node-RED أداة برمجة مرئية شائعة جدًا لمشاريع إنترنت الأشياء والأتمتة الصناعية. يمكنك إنشاء تدفقات Node-RED لاستقبال بيانات Modbus والتحكم في الأجهزة.

   يمكنك استخدام عقدة مودبوس في Node-RED للتفاعل مع أجهزة مودبوس الخاصة بك وعرض البيانات على لوحة TouchBerry. كما يمكنك أيضًا ضبط التنبيهات أو الأوامر للتحكم في المشغلات، مثل الصمامات أو المحركات.

2. بايثون مع Tkinter :
   إذا كنت تفضل استخدام بايثون ، فيمكنك إنشاء واجهة رسومية باستخدام Tkinter لعرض بيانات Modbus في الوقت الفعلي والسماح للمستخدم بالتحكم في الأجهزة.

   إليك مثال على الكود لعرض واجهة بسيطة باستخدام Tkinter:

   
   

   import tkinter as tk def update_data (): # Lire les données Modbus ici et mettre à jour l'interface label.config(text= "Valeur : {}" . format (result.registers[ 0 ])) root = tk.Tk() root.title( "Interface Modbus" ) label = tk.Label(root, text= "القيمة: " , font=( "Arial" , 20 )) label.pack() button = tk.Button(root, text= "تحديث" , command=update_data) button.pack() root.mainloop()

5. أضف UPSAFePi لحماية الطاقة

وأخيرًا، لضمان استمرار تشغيل لوحة TouchBerry وجهاز Raspberry Pi حتى أثناء انقطاع التيار الكهربائي، يمكنك استخدام وحدة UPSAFePi ، وهي وحدة تزويد طاقة غير منقطعة (UPS) مصممة خصيصًا لجهاز Raspberry Pi. تتيح لك هذه الوحدة الحفاظ على إمداد طاقة مستقر أثناء انقطاع التيار الكهربائي، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الصناعية الحساسة.

يمكنك توصيل UPSAFePi بجهاز Raspberry Pi عبر دبابيس GPIO، وسوف يوفر الطاقة في حالة انقطاع التيار الكهربائي، مما يسمح للنظام بمواصلة العمل دون فقدان البيانات.

خاتمة

باستخدام Modbus RTU ولوحة TouchBerry و UPSAFePi ، يمكنك إنشاء حلول قوية وموثوقة للاتصالات الصناعية والتحكم في المعدات وإدارة الطاقة في أنظمة الأتمتة الخاصة بك. يُمكّن Modbus RTU من التواصل الموثوق مع المعدات البعيدة، بينما توفر لوحة TouchBerry واجهة رسومية بسيطة للتفاعل مع هذه المعدات. مع UPSAFePi، يمكنك الاطمئنان إلى أن نظامك سيظل يعمل بكفاءة حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي.

النقاط الرئيسية:

• يُعد بروتوكول Modbus RTU بروتوكول اتصال أساسي للأتمتة الصناعية.

• تتيح لك لوحة TouchBerry إنشاء واجهة رسومية للتحكم في أجهزة Modbus.

• يضمن نظام UPSAFePi استمرارية الطاقة دون انقطاع لضمان استمرارية نظامك.