RS485(Modbus)産業機器とLoRaWANとの連携 – RS485-LN ユースケース - 通信費無料のパブリックLoRaWAN 〜 The Things Network

RS485(Modbus)産業機器とLoRaWANとの連携 – RS485-LN ユースケース

2020-11-09 (Mon)

今月末に技適取得予定のRS485-LoRaWANコンバーター RS485-LNのユースケースが、スペインにあるTTNバルセロナのユーザーであり、IoTインテグレーターから公開されましたのでご紹介します。

RS485(Modbus)産業機器とLoRaWANとの連携 – RS485-LNユースケース

◆イントロダクション
この記事では、Dragino RS485-LoRaWAN変換アダプター RS485-LNがさまざまなタイプのRS485産業機器センサーと接続するための事例を説明します。

＊システム構成図の右側、LoRaWANセンサーをThe Things Network（＝TTN)で一旦アップリンクしたあとにローカルにEdge PC（SCHNEIDER EDGE BOX)を設置して遠隔地の各種センサテータの見える化、異常検出と予兆監視とデータの蓄積をおこないます。

◆RS485-LNユースケース-１：リークリレーとVFDの接続

下記は、スペインバルセロナのIoTインテグレーター企業NORIA GRUPO DECOMPRASのXavier Florensa Berenguerによって提供されています。 RS485-LNを使用してリレーとVFDを接続し、モバイルと通信する方法を示します。システム構成は以下のようになります。

◆RS485-LNユースケース-2: パルスカウンターとの接続

下記は、スペインバルセロナのIoTインテグレーター企業NORIA GRUPO DECOMPRASのXavier　Florensa Berenguerによって提供されています。　RS485-LNを使用してパルスカウンターを接続し、モバイルと通信する方法を示します。この例は、スマート農業ソリューションの灌漑システムです。システム構成は次のとおりです。

◆RS485-LNユースケース-3: エネルギーメーターとの接続

下記の例では、単相メーターについて説明します。これは、RS485-LNとエネルギーメーターの間の接続です。
注記：各エネルギーメーターの仕様は異なりますので、ご自身のエネルギーメーターの仕様を参照してください。

エネルギーメーターとの接続方法：
電力量計の指示に従って位相線と中性線を接続し、次に485A +と485B-をそれぞれRS485-LNのRS485AとRA485Bに接続します。

RS485-LNは、7〜24VDC電源から電力を供給できます。下記のような接続
・電源VINからRS485-LNVIN +
・電源GNDからRS485-LNVIN-
電源が入ると、RS485-LNがオンになります。

エネルギーメーターとMODBUSコマンドのパラメーターの使用方法
ユーザーが電気エネルギーメーターのパラメーターを読み取り、modbusコマンドを使用する必要がある場合は、エネルギーメーターのユーザーマニュアルにあるMODBUS通信プロトコルの付録を参照してください。

例：AT + COMMAND1 = 01 03 00 00 00 01 84 0A
・最初のバイト：スレーブアドレスコード（= 001〜247）
・2番目のバイト：レジスタ値の読み取り機能コード
・3バイト目と4バイト目：読み取るレジスタの開始アドレス
・5番目と6番目のバイト：読み取るレジスタの数
・7番目と8番目のバイト：バイト1から6までのCRC16チェックサム

パラメータのreturnコマンドの読み取りを解析する方法：

例：RETURN1：01 03 02 08 FD 7E 05
・最初のバイトARD：スレーブアドレスコード（= 001〜254）
・2番目のバイト：読み取り機能コードに戻る
・3番目のバイト：合計バイト数
・4〜5バイト：データを登録します
・6番目と7番目のバイト：CRC16チェックサム
・08FDはレジスタデータです。短整数の16ビットを使用して10進数に変換し、2301を取得すると、230.1Vが電圧になります。

RS485-LNを構成し出力コマンドを解析する方法
RS485-LNは、ATCOMMANDとDOWNLINKの2つの構成方法を提供します。
ATコマンド経由：
まず、AT + CFGDEVを使用して戻り値を取得し、入力パラメーターが正しいかどうかを判断することもできます。設定されたパラメータとコマンドが正しくない場合、戻り値は取得されません。

AT + DATACUTx：このコマンドは、AT + COMMANDxからの戻りを処理する方法を定義します。最大保持長は40バイトです。 AT + DATACUTx = a、b、c
a：AT + COMMANDの戻りの長さ
b：1：有効な値をバイト単位で取得します（最大6バイト）。
2：バイトセクション、最大3セクションで有効な値を取得します。
c：有効な値の位置を定義します。

ペイロードは、有効な値がインターセプトされた後に使用可能になります。

TTNで構成済みのPAYLOADを取得できます。

例：CMD1：MODBUSコマンドで現在のデータを読み取ります。アドレス：0x03AT + COMMAND1 = 01 03 00 03 00 01,1
RETURN1：01 03 02 00 02 39 85 00 00（データを返す）

AT + DATACUT1：9,1,4 + 5 + 6 + 7現在のデータを読み取る有効な値として戻り値0002 39 85を取り、ペイロードのスプライスに使用します。

CMD2：MODBUSコマンドで電圧データを読み取ります。アドレス：0x00AT + COMMAND2 = 01 03 00 00 00 01,1
RETURN2：01 03 02 08 DC BE 1D（データを返す）

AT + DATACUT2：7,1,4 + 5戻り値08DCを電圧データの読み取りの有効な値として取り、ペイロードの接続に使用します。

CMD3：MODBUSコマンドで総有効エネルギーデータを読み取ります。アドレス：0x0031AT + COMMAND3 = 01 03 00 31 00 02,1
RETURN3：01 03 04 00 00 00 44 FA 00（データを返す）
AT + DATACUT3：9,1,4 + 5 + 6 + 7戻り値00 00 00 44を、総有効エネルギーデータを読み取る有効な値として取得し、ペイロードのスプライスに使用します。

ペイロード：01 00 02 39 85 08 DC 00 00 00 44　
となります。

01はデバイスアドレス、00 02は電流、08 DCは電圧、00 00 0044は総有効エネルギー量です。

LoRaWANダウンリンク経由の場合：

タイプコード0xAFを利用します。
0xAFダウンリンクコマンドを使用して、AT + COMMANDxまたはAT + DATACUTxを設定できます。
注記：ユーザーがAT + COMMANDxを使用して新しいコマンドを追加する場合は、AT + DATACUTxダウンリンクも送信する必要があります。
フォーマット：AF MM NN LL XX XX XX XX YY
詳細：
MM：設定するATCOMMANDまたはAT + DATACUT。 01〜0Fの値、
NN：0：CRCなし。 1：CRC-16 / MODBUSを追加します; 2：AT + DATACUT値を設定します。
LL：AT + COMMANDまたはAT + DATACUTコマンドの長さ
XX XX XX XX：AT + COMMANDまたはAT + DATACUTコマンド
YY：YY = 0の場合、RS485-LNはアップリンクなしでダウンリンクコマンドを実行します。 YY = 1の場合、RS485-LN　このコマンドを取得した後、アップリンクを実行します。
例：
AF 03 01 06 0A 05 00 04 00 01 00：AT + COMMAND3 = 0Aと同じ0500 04 00 01,1

RS485のコマンドを構成してUSBに出力する方法
この手順は必要ありません。通常のRS485-USBアダプターを使用してメーターに接続し、入力と出力を確認する方法を示すだけです。これは、RS485-LNなしでメーターの接続とRS485コマンドをテストするために使用できます。
まず、USBのA +とA-をエネルギーメーターの485Aと485Bに接続します。シリアルポートのデバッグを開き、送信と受信をHEXに設定します。
ボーレート：9600
チェックディジット：偶数

USB
設定コマンドはATコマンドと一致しており、16進コマンドをシリアルポートに直接入力すると、シリアルポートがコマンドを出力します。
例：入力：01 03 00 31 00 02 95 c4
output:01 03 04 00 00 00 42 7A 02

複数のデバイスを構成し、デバイスアドレスを変更する方法：
ユーザーが複数のエネルギーメーターのパラメーターを読み取る必要がある場合、各エネルギーメーターのデフォルトのデバイスアドレスは01であるため、デバイスアドレスを変更する必要があります。
MODBUS通信プロトコルの付録のパラメータに従ってデバイスアドレスを設定します。

例：これらの2つのメーターは、パラメーターとデバイスアドレスの設定例です。

まず最初に、エネルギーメーターのデフォルトのデバイスアドレスが01であるため、2つのエネルギーメーターの構成が競合するため、最初にエネルギーメーターを接続してデバイスアドレスを構成します。
AT + CFGDEVを使用してデバイスアドレスを設定できます。
最初のエネルギーメーターのデバイスアドレス01を02に変更します。

AT + CFGDEV：01 10 00 61 00 01 02 00 02,1
・01：デバイスの大胆さ
・10：機能コード
・0061：登録アドレス
・0001：レジスタ数
・02：バイト数
・0002：変更されたデバイスアドレス
・1：チェックコード
エネルギーメーターのデバイスアドレス設定が完了しました。もう1つのエネルギーメーターは、浮動小数点形式の単一のアクティブエネルギーメーターです。デフォルトのデバイスアドレスは01で、以下は2つのエネルギーメーターを構成するためのパラメーターです。

ペイロード：01 08 DF 43 62
・08DFは、デバイスアドレス02のメーターの有効な値です。
・4362は、デバイスアドレス01のメーターの有効な値です。

◆RS485-LNユーズケース-4: サーキットブレーカー遠隔開閉

下記は、スペインバルセロナのIoTインテグレーター企業NORIA GRUPO DECOMPRASのXavier　Florensa Berenguerによって提供されています。。てSCHNEIDER SMART BOXに接続し配線なしで、Dragino RS485-LNLoRaWANテクノロジーを使用してキャビネットをリモートで監視および制御する方法を示しています。構成は次のとおりです。

＊RS485(Modbus)－LoRaWANコンバーター RS485-LN 日本語マニュアルはこちらから...
↓

RS485(Modbus) -LoRaWANコンバーター RS485-LN 日本語マニュアル from CRI Japan, Inc.

The Things Conference2020参加レポートは、アールエスコンポーネンツ社ユーザーサイト DesignSparkで投稿させていただきました。　ご参考まで。

世界最大のLoRaWANカンファレンス「The Things Conference 2020」レポート（前編）
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https://www.rs-online.com/designspark/thethingsconference2020-jp

世界最大のLoRaWANカンファレンス「The Things Conference 2020」レポート（後編）
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https://www.rs-online.com/designspark/the-things-conference-2020-2-jp

＊The Things Conference 2020 After Movie

以上

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