MODBUS-адаптер

Заказчик

Частное лицо

Проект

Необходимо разработать электронное устройство, предназначенное для сбора данных / опроса счётчиков электроэнергии Меркурий 230 и отправки собранных данных системам верхнего уровня (системам АСУТП, диспетчеризации и т.д.) по протоколу MODBUS RTU. Особенностью данных счётчиков электроэнергии является неполная поддержка протокола MODBUS RTU, как следствие, становится невозможным выполнить некоторые запросы, например, авторизацию, со стороны типового Master-устройства.
Фактически, назначение MODBUS-устройства - двунаправленное преобразование транзакций со стороны 100%-MODBUS Master-а в сторону не совсем 100%-MODBUS счётчика электроэнергии, и обратно.

Структурную схему Адаптера можно представить в виде:

 

MB Adapter структура

Из схемы видно, что устройство-адаптер помимо обмена по протоколу MODBUS RTU через физический интерфейс RS485 должно обеспечить счётчик электроэнергии гальванически развязанным питанием
напряжением 5 В и током до 500 мА.

Полный список задач выглядит следующим образом:

  • разработка принципиальной схемы устройства-адаптера с учётом озвученных требований
  • разработка топологии печатной платы будущего устройства
  • разработка встраиваемого ПО для микроконтроллера - ключевого элемента устройства

Решение

Как и во всех предыдущих случаях ([1], [2]), разработка/проектирование и схемотехники, и топологии будущей печатной платы устройства выполнялась с помощью свободного ПО KiCAD. 3Д-рендер одной из ревизий печатной платы представлен ниже:

MD RTU Адаптер

Разработка встраиваемого ПО для микроконтроллера семейства STM32F4 от ST Microelectronics выполнялась с использованием Eclipse + GDB + OpenOCD. Встраиваемое ПО, в свою очередь, опирается на следующие зависимости:

  • STM32F4 HAL Library
  • FreeRTOS - операционная система реального времени для МК.
  • FreeMODBUS - библиотека для добавления MODBUS-slave функционала устройству.
  • приватная библиотека, реализующая функционал поведения устройства в роли MODBUS-мастера, разработанная в рамках проекта по ссылке.

Как и во всех предыдущих проектах, во время разработки использовалась система контроля версий git и система автодокументирования кода doxygen.

Результаты

По состоянию на сентябрь 2018 года устройство проходит испытания.

© ООО "Контроль-В" 2012 - 2019