¶ ModBus功能介绍
由于Modbus功能比较复杂，这里单独做一个使用说明;
更为详细的Modbus全场景应用白皮书 点我查看
Modbus网关功能支持对设备数据的自动读写、转换，直接上传json到服务器；
- 支持Modbus RTU, Modbus TCP, RTU转TCP；
- 支持short、float、bcd，bit等多种数据格式以及字节顺序（和modbus poll软件保持一致）；
- 内置对阿里云、onenet等平台协议转换，将modbus结果直接转换成对应协议上传到平台，实现物模型接入；
- 支持采集DTU的信号，时间，电源电压，imei，定位坐标等信息上传；
- 模板模式，自定义上传格式；
- 支持整分，整点采集；
- 对接自定义、其他的数据格式还可以二次开发，极度灵活。
通用Modbus JSON采集上传指南视频介绍: [在线观看]
¶ 功能说明
最新版本现在已经支持整点时间采集，自动对齐到基站时间0s
如果读取设备过程中，某一条采集指令无回复或者数据错误，会重复读取3次，若3次都错误，DTU上传时会忽略该指令对应的字段
关于数据源的说明:定义数据源是modbus模块输出结果的名称，需要唯一选择，不要和其他功能的定义重复；输入数据源则是从机数据来源，可以是串口、网络、其他自定义，可以多选；要上传Modbus的结果，一般情况下网络通道数据源请选自定义1（就是modbus设置的定义数据源）
设置好Modbus点写入配置的时候页面上提示红色字体映射地址错误: 原因是映射地址必须要包含在指令起始加读取长度里面； 如起始地址1，读取长度2，代表读取的地址是1和2，则只能在地址1、2里面映射。
¶ 功能属性说明
| 属性 | 说明 | 必填 |
|---|---|---|
| 读取超时 | 串口数据返回超时，单位秒 | 是 |
| 协议类型 | 当前配置的协议类型，RTU,TCPnot ok,R2T代表RTU转TCP,ATCP代表modbus tcp，数据源来自任意输入 |
是 |
| 输出数据源 | 定义当前功能的数据源名称,需要唯一，用在其他模块如网络配置的数据源需要选择当前的名称 | 是 |
| 输入数据源 | 当前功能的数据来源，可以多选，一般是串口，网络，自定义数据源 | 是 |
| 用户参数 | 在结果里面携带用户参数，用户参数支持魔法值，用户参数名称自己填写，值写这些可以自动替换： ${ts}时间戳，${date}格式时间字符串， ${imei},${iccid},${csq}动态信号，${vbat}动态电源电压,${lon}动态经度(有GPS用gps没有就是基站位置),${lat}动态纬度,${spd}动态速度,${fix}是否定位,${alt}动态GPS海拔（From V42）,${geo}动态阿里云GPS信息结构体（From V42）,${ip}动态IP |
否 |
| 时间戳 | 将会在数据里面插入为ts的时间戳 | 是 |
| 整点对齐 | 采集周期会自动对齐到0s，必须输入10的倍数，采集时间将从00:00开始计时 | 是 |
| 数据结构 | 混合模式或者设备模式，混合模式下所有采集指令键值会组合成一个json对象(键值必须全局唯一):{“a”:1,“b”:2}, 设备模式下每个设备按照ID排序组成json数组(每个指令下键值唯一):[{“i”:“id1”, “c”:“func”,v:{“a”:1,“b”:2}},{“i”:“id2”, “c”:“func”,v:{“a”:1,“b”:2}}] ; 模板模式支持简易语法构造自定义数据格式，使用比较复杂，后续单独说明 | 是 |
| 指令间隔 | 一条指令读写完了等待延迟的时间，防止太快了传感器反应不过来 | 是 |
| 写入回复 | 服务端写入新数据到modbus设备后，是否返回结果 | 否 |
| 小数位数 | 结果保留的小数位数 | 否 |
| 变化容差 | 变化上传使用，大于这个这个范围认为数据变化，如果是多个数据，会判断整体差值，不太精准 | 否 |
¶ 指令属性说明
| 属性 | 说明 | 必填 |
|---|---|---|
| 周期 | 采集指令读取周期，单位秒 | 是 |
| 单独上传 | 勾选后，此采集指令读取成功即上传，会组成单独的json；而其他没有勾选的指令会组成一条json | 是 |
| 变化上传 | 读取的数据和上次比较，发生变化则上传;多条指令有一条发生变化也会上传 | 是 |
| 只写 | 当数据只需要写时，需要设置为只写，支持功能码05、06, 此时读取周期无效 |
是 |
| 写功能码 | 写指令转换使用的的功能码，寄存器写入用06还是10 |
是 |
| ID | 采集指令，Modbus 设备ID, 最大是255 | 是 |
| 功能 | 采集指令，Modbus 设备功能码，支持01、02、03、04、05、06 |
是 |
| 地址 | 采集指令，Modbus 设备寄存器起始地址，十进制数字，协议地址是从0开始的，如果是PLC地址要减40001 | 是 |
| 长度 | 采集指令，Modbus 设备寄存器读写长度，必须包含所有映射中的地址 |
是 |
| 键值 | 数据映射，寄存器键值(别名)，英文字符串, 转换成json使用的名称 | 是 |
| 地址 | 数据映射，寄存器地址，必须包含在采集指令的采集范围中；包含的**计算方法，映射的地址要大于起始地址，小于等于起始地址加指令长度 |
是 |
| 类型 | 数据映射，寄存器值类型，和modbus poll软件格式一致，支持Coils, Short，Unsigned Short，Long，Unsigned Long，Float，Short BCD，Long BCD | 是 |
| 顺序 | 数据映射，寄存器值字节顺序，和modbus poll软件格式一致，支持ABCD， CDAB，BADC，DCBA | 是 |
| 比例 | 数据转换，公式为 y = ax + b , a是比例 | 是 |
| 偏移 | 数据转换，公式为 y = ax + b , b是偏移 | 是 |
¶ 写入回复
启用写入回复后对下行写入消息有个默认的回复格式；
从V93版本开始，回复内容变成输入一个模板函数，等效于模板模式第三个函数。 回复主题用于MQTT连接指定回复的主题
¶ 数据格式
Modbus结果支持3种数据结构; 一般情况下，以及自适应对接内置的平台格式，请选择混合模式;想要简单的自定义上传格式请选择模板模式。
¶ 混合模式
所有映射的键值全局唯一，结果将是一个只有一层的JSON Map
设置两条指令，指令一添加映射a,指令二添加映射b，输出结果:
{"a":10, "b":11}
¶ 数据写入
下发格式和上传格式完全一致，网关会自动转换成modbus指令下发，如果启用了写入回复，会上报一条结果数据
若上传数据:
{"a":10, "b":11}
需要修改属性a的值，下发：
{"a":20}
网关会根据映射匹配到对应的指令，并转换成指令下发
¶ 设备模式
所有映射的键值按设备唯一，结果将是一个有两层的JSON Array
设置两条指令，指令一添加映射a,指令二添加映射b，输出结果:
[{"c":3,"v":{"a":0},"i":1},{"c":3,"v":{"b":0},"i":2}]
c表示功能码，v表示映射列表，i表示设备id
¶ 数据写入
下发格式和上传格式完全一致，网关会自动转换成modbus指令下发，如果启用了写入回复，会上报一条结果数据
若上传数据:
[{"c":3,"v":{"a":0},"i":1},{"c":3,"v":{"b":0},"i":2}]
需要修改属性a的值，下发：
[{"c":3,"v":{"a":10},"i":1}]
网关会根据映射匹配到设备ID为1对应映射a的指令，并转换成指令下发
¶ 主动读取
-
混合模式下下发json，采集字段a和b
{"a":0, "b":0, "read":true} -
设备模式下文档有点更新
¶ 模板模式
数据结构切换到模板模式，需要设置上下行模板，也可以只设置一个。这里最后直接lua函数的方式实现模板，输入格式:
function(tm,td,ex) return tm end
,
function(sub,ex) return sub end
,
function(reply,ex) return reply end
新增的第三个回复模板是从V93以后才支持
输入的含义是三个函数
- 第一个是上行数据处理函数；
- 第二个下行数据处理函数；
- 第三个是写入回复处理函数，645对应开合闸或者写入
-- 输入参数分别是: tm=混合结构table，td=设备模式table，ex=用户参数
-- 返回一个table
function(tm,td,ex)
return tm
end
-- 输入参数分别是: 下行的数据table, 用户参数ex
-- 返回可以是4个值:
-- 第一个是table结果,数据table
-- 第二个是bool，代表是否主动读取，而不写入；
-- 第三个是串口命令，会将这个数据直接发到串口，用于某些自定义指令;
-- 第四个是msgid，用于标记此消息;
function(sub, ex)
return sub, read, nil, msgid
end
-- 输入参数分别是: reply=回复的table，ex=用户参数（如果有msgid会在ex里面，在加上其他的用户参数）
-- 如果是modbus， reply的属性{ suc = suc, prop = prop, errlist = errlist }
-- 如果是645，reply的属性{ suc = suc, add = add }
-- 返回一个table
function(reply,ex)
return reply
end
¶ 示例1: 只设置上行模板，手动计算参数，并添加用户参数
function(tm,td,ex)
tm.c = (tm.a or 0) + (tm.b or 0)
return table.merge(tm, ex)
end
若混合模式上传{"a":10, "b":11}
这里模板处理后上传{"a":10, "b":11, "c":21}
¶ 示例2: 设置下行模板，转换写入指令到设备
- 若服务器下发数据
这里是需要写入参数a和b，但是数据在第二层嵌套里面，如果采用混合模式，这里将不能识别到写入指令；{"mgsid":1234, "ts":123456778, "param":{"a":1, "b":2}}
需要转换成:
使用下行模板:{"a":1, "b":2}
结果为function(tm,td,ex) tm.c = (tm.a or 0) + (tm.b or 0) return table.merge(tm, ex) end, function(sub) return sub.param end{"a":1, "b":2},设备将识别到写入指令
注意默认的下行模板结果需要转换成混合模式的格式输入，也就是单层JSON
- 对于不同设备相同键值情况，V58版本开始支持设备模式下转换写入，此时下行模板结果需要转换成设备模式的格式输入，如
简化版本可以是[{"c":3,"v":{"a":0},"i":1},{"c":3,"v":{"a":0},"i":2}]
若服务器下发数据[{"v":{"a":0},"i":1},{"v":{"a":0},"i":2}] --id value为字符串或者数字均可
需要转换成[{"1234":{"key1":"10","key2":"20"}},{"5678":{"key1":"30","key2":"40"}}] --这个格式不好取值，模板里面遍历两次
使用下行模板:[{"v":{"key1":"10","key2":"20"},"i":"1234"},{"v":{"key1":"30","key2":"40"},"i":"5678"}]function(tm,td,ex) tm.c = (tm.a or 0) + (tm.b or 0) return table.merge(tm, ex) end, function (sub) if #sub < 1 then return end local devTemp = {} for index, value in ipairs(sub) do for key, val in pairs(value) do table.insert(devTemp, {i=key, v=val}) end end return devTemp end
¶ 示例3: 设置下行模板，指定读取数据
若服务器下发数据{"mgsid":1234, "ts":123456778, "read":{"a":1, "b":2}}
这里是需要写入参数a和b，但是数据在第二层嵌套里面，如果采用混合模式，这里将不能识别到写入指令；
使用下行模板:
function(tm,td,ex)
tm.c = (tm.a or 0) + (tm.b or 0)
return table.merge(tm, ex)
end,
function(sub)
return sub.read, true
end
结果为{"a":1, "b":2},设备将触发一次对a和b的读取
¶ 主动抄读
使用模板
function(tm,td,ex)
return table.merge(tm, ex)
end,
function(sub)
return sub.data, sub.read
end
根据read字段决定是读取还是写入
{"msgid":123, "data":{"DO1":0}, "read":false}
¶ 示例4: 复杂的上行模板
function(tm,td,ex)
local template = {
version = "1.0",
type = "variant_data",
ts = os.time(),
params = {Va = 221.5},
time = 0
}
tm.c = (tm.a or 0) + (tm.b or 0)
template.params = table.merge(tm, ex)
return template
end
若混合模式上传{"a":10, "b":11}
这里模板处理后上传{"type":"variant_data","version":"1.0","ts":1656642045,"time":0,"params":{"c":33,"b":22,"a":11}}
¶ 示例5: 复杂的上行模板2
function(tm,td,ex)
local template = {
msgtepe="test2",
data=td
}
return template
end
若混合模式上传{"IA":10, "IB":11......}
实际就只是取了设备模式的数据
这里模板处理后上传
{
"msgtepe":"test2",
"data":[
{
"c":3,
"v":{
"IA":0,
"IB":0,
"PS":0,
"UA":0,
"IC":0,
"UAB":0,
"EPP":0,
"PFS":0.99999,
"UBC":0,
"UC":0,
"UCA":0,
"UB":0,
"FRQ":0
},
"i":1
}
]
}
¶ 示例6: 根据指令ID在用户参数里面映射设备NAME
-- 在用户参数设置好键对
-- "1":"device1"
-- "2":"device2"
-- Modbus设置单独上传，根据id去用户参数里面找到id对应的设备名称，在上传
function(tm,td,ex)
if not td or #td < 1 then
return {}
end
local template = {
DeviceName = ex[tostring(td[1].i)] or "defaultname",
Timestamp = os.time()*1000,
DataMap = {Va = 221.5}
}
template.DataMap = tm
return template
end
若混合模式上传{"a":10, "b":11}
这里模板处理后上传
{
"DeviceName" : "device1",
"Timestamp": 1672281095000,
"DataMap" : {"a":10, "b":11}
}
¶ 示例7: 设备模式数据，根据指令ID生成设备NAME
-- 在用户参数设置好键对
-- "1":"device1"
-- "2":"device2"
-- Modbus设置单独上传，根据id去用户参数里面找到id对应的设备名称，在上传
function(tm,td,ex)
if not td or #td < 1 then return {} end
local template = {}
for index, value in ipairs(td) do
local id = value.i
table.insert(template,{["slaveNo"..id] = value.v})
end
return template
end
若设备模式上传[{"c":3,"v":{"IA": "12","Temp": 10.2},"i":1},{"c":3,"v":{"IA": "13", "Temp": 10},"i":2}]
这里模板处理后上传
{
"slaveNo1": {
"IA": 12,
"Temp": 10.2
},
"slaveNo2": {
"IA": 13,
"Temp": 10
}
}
¶ 示例8: 模板模式，上传数据到TLINK MQTT协议
需要的目标格式
{
"sensorDatas":
[
//数值型
{
"addTime":"2015-01-01 12:00:00",
"value":"10.0",
"flag":""
},
//定位型
{
"addTime":"2015-01-01 12:00:00",
"lat":39.9,
"lng":116.3,
"flag":""
},
//开关型
{
"addTime":"2015-01-01 12:00:00",
"switcher":"1",
"flag":""
},
//字符串
{
"addTime":"2015-01-01 12:00:00",
"str":"1",
"flag":""
}
]
}
-- 在用户参数设置好键对
-- "1":"device1"
-- "2":"device2"
-- Modbus设置单独上传，根据id去用户参数里面找到id对应的设备名称，在上传
function(tm,td,ex)
if not td or #td < 1 then return {} end
local template = {sensorDatas = {}}
local sensorDatas = {}
for key, value in pairs(tm) do
table.insert(sensorDatas, {
value=value,
flag=key
})
end
template.sensorDatas=sensorDatas
return template
end
¶ 示例9: 读取苍南流量计超长的非标准数据
这是流量计的数据, 由于结果是6字节加2字节拼接的，配置映射先采取两个long数据，经过计算拼接结果:
主站发送： 17 03 00 04 00 04 073E
地址 功能码 起始地址 寄存器数目 CRC校验码
从站响应：17 03 08 00000039412524E1 9D25
地址 功能码 字节数 标况累积量 校验码
变量数据为8字节二进制数表示的标准累积流量，高位在先，其中前6个字节为整数部分，后两个为小数部分，解包得数3752229.144Nm3/h。
附数据解包说明：
1） 整数部分十六进制数00 00 00 39 41 25等于十进制的3752229。 2） 小数部分十六进制数（24 E1）16 = (9441)10 / 65536= 0.14405(十进制小数)。 3） 结果为3752229.14，单位：Nm3/h
2） 小数部分十六进制数（24 E1）16 = (9441)10 / 65536= 0.14405(十进制小数)。
3） 结果为3752229.14，单位：Nm3/h
采集指令配置:
模板设置:
function(tm,td,ex)
if not tm.lj_h or not tm.lj_l then
return tm
end
-- 拼接结果
local lj = tm.lj_h * 65536 + tm.lj_l // 65536
lj = lj + (tm.lj_l % 65536) / 65536.0
tm.lj_h = nil
tm.lj_l = nil
tm.lj = lj
return table.merge(tm, ex)
end
¶ 示例10: 拼接结果成XML上传
直接拼接字符串
--目标结果:
--<south>
--<MsgType>1</MsgType>
--<PH>6</PH>
--<CO2>3.58</CO2>
--<TEMP>23.58</TEMP>
--</south>
function(tm,td,ex)
if not td or #td < 1 then return {} end
local template = {"<south>\n<MsgType>1</MsgType>\n"}
for index, value in pairs(tm) do
table.insert(template, "<")
table.insert(template, index)
table.insert(template, ">")
table.insert(template, value)
table.insert(template, "</")
table.insert(template, index)
table.insert(template, ">\n")
end
table.insert(template, "</south>")
return table.concat(template)
end
这里模板处理后上传
--混合模式结果:
{:PH"：6,"CO2":3.58,"TEMP":23.58}
--输出:
<south>
<MsgType>1</MsgType>
<PH>6</PH>
<CO2>3.58</CO2>
<TEMP>23.58</TEMP>
</south>
¶ 示例11: 拼接整数和小数为一个数据上传
采集指令配置:
其中lj_h代表整数，lj_l代表小数数据，最终数据要求输出lj_h或者一个新的键值，小数加整数
模板设置:
function(tm,td,ex)
--加法，结果也可以是新的键值
tm.lj_h = (tm.lj_h or 0) + (tm.lj_l or 0)
--删除lj_l
tm.lj_l = nil
return table.merge(tm, ex)
end
¶ 实用格式msgid说明
以下内容在app V89以上测试
¶ 常用简单用法
- 只在写入数据的时候支持
- 需要启用写入回复
- 混合模式支持msgid。 设备模式不支持，模板模式支持。
混合模式下发数据写入DO1字段, read代表是读取还是写入
{"DO1":1, "msgid":12345,"read":false}
写入成功回复:
{
"suc" : true,
"prop" : {
"DO1" : 1
},
"msgid" : 12345
}
¶ 模板模式转混合模式写入属性
下行参数处理函数输入参数:下行的数据table(已经反序列化json)；
返回可以是4个值
第一个是table结果
第二个是bool，代表是否主动读取，而不写入；
第三个是串口命令，会将这个数据直接发到串口，用于某些自定义指令;
第四个是msgid，用于标记此消息;
下发数据写入DO1字段, read代表是读取还是写入
{ "data":{ "DO1":1}, "msgid":12345, "read":false}
设置模板:
function(tm,td,ex)
return table.merge(tm, ex)
end,
function(sub)
local data = sub.data or {}
data.msgid = sub.msgid
return data, sub.read
end
设置模板, 方法2:
function(tm,td,ex)
return table.merge(tm, ex)
end,
function(sub)
return sub.data, sub.read, nil, sub.msgid
end
写入成功回复:
{
"suc" : true,
"prop" : {
"DO1" : 1
},
"msgid" : 12345
}
¶ 模板模式转设备模式写入属性
下发数据写入DO1字段, read代表是读取还是写入
{ "data":[{"c":1,"v":{"DO1":1},"i":1}], "msgid":12345, "read":false}
设置模板:
function(tm,td,ex)
return table.merge(td, ex)
end,
function(sub)
local data = sub.data or {}
data.msgid = sub.msgid
return data, sub.read
end
方法2:
function(tm,td,ex)
return table.merge(td, ex)
end,
function(sub)
return sub.data, sub.read, nil, sub.msgid
end
写入成功回复:
{
"prop" : {
"DO1" : 1
},
"msgid" : 12345,
"suc" : true
}
¶ (推荐)Modbus和645转成同样的上下行格式（自己开发推荐的格式）
完整的测试用例需要使用sbl版本V93以上才能支持
¶ 格式定义
¶ Modbus键值定义
¶ 645键值定义
¶ 上行
- Modbus结果
{
"ts" : "2023-08-10 21:54:57",
"devid" : "861241057766154",
"data" : {
"100" : {
"AI2" : 0.386032,
"AI1" : 2.98898
},
"200" : {
"DO2" : 0,
"DO1" : 0
}
}
}
- 645结果
{
"ts" : "2023-08-10 22:08:15",
"devid" : "861241057766154",
"data" : {
"000001544992" : {
"DO2" : 10,
"DO1" : 220
},
"1234567" : {
"AI1" : 220,
"AI2" : 10
}
}
}
¶ 下行
- Modbus读取属性
{
"data": [
{
"v": {
"DO1": 1
},
"i": "200"
}
],
"msgid": "12455",
"read": true
}
- Modbus读取属性回复
{
"msgid": "12455",
"data": {
"200": {
"DO1": 6718,
"DO2": 6721
}
},
"ts": "2023-08-12 11:54:20",
"devid": "861241057766154"
}
- 645抄读属性
{
"data": [
{
"v": {
"AI1": 0
},
"i": "1234567"
}
],
"msgid": "12455",
"read": true
}
- 645抄读属性回复
{
"devid": "861241057766154",
"data": {
"1234567": {
"AI2": 10,
"AI1": 220
}
},
"ts": "2023-08-11 22:31:54",
"msgid": "12455"
}
¶ 写入回复
- Modbus写入属性
{
"data": [
{
"v": {
"DO1": 1
},
"i": "200"
}
],
"msgid": "12455",
"read": false
}
- Modbus写入属性回复(触发一次主动采集，但是也可以带msgid了)
{
"msgid": "222222",
"data": {
"200": {
"DO1": 2,
"DO2": 7190
}
},
"ts": "2023-08-12 11:58:18",
"devid": "861241057766154"
}
- Modbus写入状态回复(启用写入回复)
{
"stat": true,
"msgid": "222222",
"prop": {
"DO1": 1
}
}
- 645开合闸写入
{
"data": [
{
"hz": "35444444333333334D334A8453433556",
"i": "1234567"
}
],
"msgid": "12455",
"read": false
}
- 645开合闸写入回复
{"stat":false,"msgid":"12455","msg":"null"}
¶ 模板设计
¶ 上行
function (tm, td, ex)
if not td or #td < 1 then return {} end
local imei = misc.getImei()
local list = {}
for index, value in ipairs(td) do
local idx = tostring(value.i)
local tab = list[idx] or {}
list[idx] = table.merge(tab, value.v)
end
local res = { devid = imei, ts = os.date("%Y-%m-%d %H:%M:%S"), data = list, msgid=ex and ex.msgid }
return res
end
¶ 下行
function (sub)
return sub.data, sub.read, nil, sub.msgid
end
¶ 回复
function (reply,ex)
return {stat = reply.suc or false, msgid =ex and ex.msgid, prop = reply.prop or "null"}
end
¶ 完整模板
function (tm, td, ex)
if not td or #td < 1 then return {} end
local imei = misc.getImei()
local list = {}
for index, value in ipairs(td) do
local idx = tostring(value.i)
local tab = list[idx] or {}
list[idx] = table.merge(tab, value.v)
end
local res = { devid = imei, ts = os.date("%Y-%m-%d %H:%M:%S"), data = list, msgid=ex and ex.msgid }
return res
end,
function (sub)
return sub.data, sub.read, nil, sub.msgid
end,
function (reply,ex)
return {stat = reply.suc or false, msgid =ex and ex.msgid, prop = reply.prop or "null"}
end