代码收藏家 基于Modbus TCP的物联网虚拟仿真系统与可视化编程无缝对接实践
Modbus TCP与Node RED对接控制
1.物联网仿真系统使用操作
1.1进入虚拟仿真系统
输入账号密码登录
接线诊断功能（正确是实线，错误是虚线）
例如：电源正负接反
RS485A,B接反
未通电警示
1.2接线组成系统
拉入温湿度传感器，光照度传感器，PM2.5传感器，风扇，灯泡，网关，并接好线。
学员们在仿真软件中搭建系统，通过虚拟教学熟练监测系统的连线，为后续硬件组装奠定基础。
系统的主要设备及连线图
介绍物联网仿真系统可以帮助我们模拟和测试智能家居系统，以便在实际部署之前进行验证和优化。
网关：在物联网仿真系统中，网关是核心，负责模拟连接和管理所有智能设备。网关通过仿真网络模块模拟与其他设备的通信。
传感器设备：传感器设备如门窗传感器、烟雾传感器等通过仿真网络模块连接到网关，可以模拟环境变化的检测和触发智能家居场景的功能。
执行器：智能家居系统中的设备，通过仿真网络模块与中控设备连接，可以模拟远程控制和添加策略（传感器触发，自动开启）的功能。
在物联网仿真系统中，连线图可以通过虚拟线路清晰展示各个智能设备之间的连接方式，以及设备与设备之间的连接关系。可以帮助用户理解智能家居系统的仿真架构和设备之间的通信流程
| 序号 | 设备 | 供电电压 | 数量 |
|---|---|---|---|
| 1 | 网关 | DC24V | 1 |
| 2 | 温湿度传感器 | DC24V | 1 |
| 3 | 光照度传感器 | DC24V | 1 |
| 4 | PM2.5传感器 | DC24V | 1 |
| 5 | 风扇 | DC12V | 1 |
| 6 | 灯泡 | DC12V | 1 |
配置地址
所有设备连接完成后，依次点击所有设备，配置设备地址和寄存器地址。(设备地址:1)
| 设备 | 地址 | 范围 |
|---|---|---|
| 温度 | 1999 | 1-100 |
| 湿度 | 2000 | 1-100 |
| 光照度 | 2001 | 1-300 |
| PM2.5 | 2002 | 1-300 |
| 风扇 | 2003 | 无 |
| 灯泡 | 2004 | 无 |
2.物联网仿真系统测试
2.1登录物联网虚拟仿真客户端
2.2打开虚拟仿真本地模拟工具
2.3开启Modbus TCP模式
2.4Modbus TCP端口和服务
打开模拟实验后，并打开Modbus TCP端口和服务，即可看到数据传输
2.5测试设备
打开ModScan32软件，可调试和测试设备
通信连接
根据设定的寄存器地址。观察数据是否同步
3.Node-RED连接虚拟仿真系统
3.1 Node-RED介绍
Node-RED 是一个功能强大的开源物联网(IoT)可视化编程工具，它允许开发者通过拖拽的方式连接各种硬件设备、API和在线服务，从而快速构建和部署物联网应用程序。Node-RED 凭借其可视化编程界面、轻量级运行时和高度可扩展性，成为了构建物联网应用程序的强大工具。它简化了开发过程，降低了编程门槛，使得非专业开发人员也能快速上手并构建出复杂的应用程序。
3.2可视化编程操作
本次使用的是GW56边缘计算网关进入可视化编程，使用网关配置工具，在同一个局域网内，即可搜索到网关，右键即可进入可视化编程。
读传感器，双击Modbus Read并配置，并用dubug调试
双击Server右边的签字笔，配置Modbus TCP的端口和地址
此时我们看到调试窗口的读取速度过快，双击Modbus Read调节读取速度，可以看到数值过大（正常数大100倍），因为Modbus读取不了小数点。
同理，风扇和灯泡同样步骤读取风扇和灯泡读取到的数值为true和false，我们可以拉入函数节点转化成1或0。轮询数组内的值，将true转化成1，false转化成0
这时候我们进入功能选项，拖入函数将数组内的值全部除以100，部署后看结果。
可以看出
msg.payload[0]:温度
msg.payload[1]:湿度
msg.payload[2]:光照度
msg.payload[3]:PM2.5
3.4控制风扇和灯泡的原理
拉入Modbus-Write写线圈。（使用功能码5，强行写线圈控制）
在写线圈前拉入inject注入布尔值true或者false即可完成控制
3.5组态控制
在右上角节点管理中下载node-red-dashboard节点库
拉入dashboard中的gauge（仪表盘），双击gauge配置创建组
前面讲到了数组内的值
msg.payload[0]:温度 msg.payload[1]:湿度
msg.payload[2]:光照度 msg.payload[3]:PM2.5
温度仪表盘设计
湿度仪表盘设计
PM2.5仪表盘设计
光照度折线图设计，拉入dashboard中的chart（折线图），要将数值转化 成msg.payload传输进去。拉入change节点进行转化
风扇仪表盘设计
灯泡仪表盘设计
拉入dashboard中的switch节点
风扇
灯泡
3.6组态展示
进入dashboard
4.总结
在这三者之间的互通中，Node-RED起到了桥梁的作用。
通过Node-RED，用户可以将Modbus TCP设备和虚拟仿真系统连接起来，实现数据的实时传输和交换。例如，用户可以在Node-RED中创建一个流程，将Modbus TCP设备读取的数据发送到虚拟仿真系统中，或者将虚拟仿真系统产生的数据发送到Modbus TCP设备进行控制。
这种互通性使得工业控制系统中的数据可以在不同的设备和系统之间自由流动，提高了系统的灵活性和可扩展性。同时，它也使得开发人员能够更加方便地对系统进行调试和优化，提高了工作效率和系统的稳定性。
总的来说，Modbus TCP、Node-RED和虚拟仿真系统之间的互通为工业控制系统的开发和维护提供了强大的支持，推动了工业自动化和智能化的发展。
作者：恒网迅通
