研究生: |
蘇哲民 Je-Min Su |
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論文名稱: |
基於Modbus傳輸技術之無線路由器研究 Study of wireless router based on Modbus transmission technology |
指導教授: |
蔡明忠
Ming-Jong Tsai |
口試委員: |
蔡明忠
Ming-Jong Tsai 徐勝均 Sendren Sheng-Dong Xu 阮張榮 Chang-Jung Juan |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
工程學院 - 自動化及控制研究所 Graduate Institute of Automation and Control |
論文出版年: | 2018 |
畢業學年度: | 106 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 124 |
中文關鍵詞: | 工業4.0 、無線傳輸 、Modbus通訊協定 、路由器 、Wi-Fi 、RS-485 |
外文關鍵詞: | Industry 4.0, Wireless transmission, Modbus protocol, Router, Wi-Fi, RS-485 |
相關次數: | 點閱:865 下載:4 |
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由於工業4.0與物聯網(IoT)蓬勃發展,近年來利用無線傳輸技術開發出的產品也越來越多。本研究開發一個Modbus 路由器,可以透過RS-485擷取多個設備資料,再與Wi-Fi模組結合,實現無線路由傳輸功能,除了能排除佈線困擾,也能落實物聯網概念。
一般工業監視器可透過RS-485或類比傳輸介面傳收資料,而通訊協定使用工業通訊標準的Modbus RTU。由於本研究目的在於整合多台RS-485應用設備,透過無線傳輸之應用。因此Modbus無線路由器之韌體端透過IAR開發環境,使用開放原始碼的Free Modbus進行開發。通訊協定則使用Modbus TCP 方式通訊,Wi-Fi模組選擇江波龍科技有限公司(Longsys)的WK1221,透過UART介面與控制晶片STM32F407 進行溝通,並以AT指令的方式整合Modbus無線路由器與Wi-Fi模組。系統設定人機軟體部份利用微軟.NET平台下的C#語言開發的人機介面。
本研究實現Modbus無線路由器,可透過RS-485傳收多台空氣品質感測器量測資料像溫度、濕度、二氧化碳、一氧化碳等感測資料,並經由遠端或近端人機介面顯示室內品質監視器所量測的感測值,也可透過人機介面改寫顯示器或儀表等的顯示數據,提供更多工業4.0相關應用。
Industry 4.0 and IoT have been developed rapidly. More and more related products have been developed by wireless transmission technology. This study develops a Modbus based wifi router with a built wifi module for collecting data from multiple devices via RS-485. It can not only simplify wire connection, but also achieve IoT concept.
Most industrial monitoring equipments can receive and transmit data via RS-485 or analog interface. The Modbus RTU is a common communication protocol. This study employs the open source FreeModbus protocol. The firmware is programmed in a micro-controller STM32F407 by using IAR Workbench. The Wi-Fi module WK1221, launched by Longsys, is integrated to this system to feature Wi-Fi function via sending AT command through UART interface. The user interface for configuration is programmed using C# under .Net environment.
This system achieves Modbus wireless router function. It can receive temperature, humidity, CO, CO2 data from sensor devices through RS-485, display the values clearly on the user interface on local or remote cite. The required display data can be configured by users for work Industry 4.0 related applications.
[1] S.P. Tseng, B.R. Li, J.L. Pan and C.J. Lin, “An application of Internet of things with motion sensing on smart house,” Proc. Orange Technologies (ICOT), 2014 IEEE International Conference on, 2014, pp. 65-68.
[2] M. Wang, G. Zhang, C. Zhang, J. Zhang and C. Li, “An IoT-based appliance control system for smart homes,” Proc. Intelligent Control and Information Processing (ICICIP), 2013 Fourth International Conference on, 2013, pp. 744-747.
[3] C. Razafimandimby, V. Loscri and A.M. Vegni, “A Neural Network and
IoT Based Scheme for Performance Assessment in Internet of Robotic Things,” Proc. 2016 IEEE First International Conference on Internet-of-Things Design and Implementation (IoTDI), 2016, pp. 241-246.
[4] Y. Qingquan, S. Lingling, J. Jin, F. Chen, C. Juan and L. Qishengbao, “The design of quad-rotor environmental monitoring system based on Internet of Things,” Proc. 2015 IEEE 16th International Conference on Communication Technology (ICCT), 2015, pp. 97-101.
[5] Volkan Gunes, Steffen Peter, Tony Givargis, and Frank Vahid, “A Survey on Concepts, Applications, and Challenges in Cyber-Physical Systems,” KSII Transactions on Internet and Information Systems, vol. 8, no. 12, 2014; DOI 10.3837/tiis.2014.12.001.
[6] James Powell, “Profibus and Modbus:a comparison,” Siemens(2013 Oct
13).
[7] 物聯網技術大剖析, https://www.ithome.com.tw/news/90461
[8] 物聯網發展趨勢,http://www.iothome.com/a/guandian/7858.html
[9] 準備迎接工業物聯網 (IIoT):改良網路標準,
http://taiwan.ni.com/trendwatch2016-iiot
[10] AI、IoT快速匯流 2018迎接AIoT時代,
https://udn.com/news/story/7240/2801738
[11] 無線通訊分類,https://www.ansforce.com/post/S1-p678
[12] 了解無線網路規格,使用沒惱! http://kitty.2y.idv.tw/~pcy/article_3.htm
[13] 適合性即時資料傳送 IEEE 802.11無線區域網路協定,
http://etd.lib.nsysu.edu.tw/ETD-db/ETD-search-c/view_etd?URN=etd-0 901103-223638
[14] 蕭凱元,「基於雙通訊協定之無線感測模組發展與其應用於物聯網 之研究」,碩士論文,國立臺灣科技大學,2016。
[15] MODBUS APPLICATION PROTOCAL SPECIFICATION V1.1b3, http://www.modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b3.pdf
[16] MODBUS in a Nutshell,
https://gridconnect.com/blog/general/modbus-in-a-nutshell/
[17] MODBUS MESSAGING ON TCP/IP IMPLEMENTATION GUIDE v1.0b,http://www.modbus.org/docs/Modbus_Messaging_Implementation_Guide_V1_0b.pdf
[18] 王子昂,「設計與實現 Modbus 與 DNP 3.0 協定之優化架構於 CAN匯流排」,碩士論文,國立中山大學電機工程學系,2013。
[19] 鄭志仁,「基於Modbus的無線智慧照明網路」,碩士論文,國立中
央大學,2011。
[20] 林泰安,「工業用多功能電能管理系統研製」,碩士論文,崑山科技
大學,2015。
[21] 陳弘庭,「以ZigBee和Wi-Fi無線感測網路的智慧型多感測控制系統設計」,碩士論文,中華科技大學,2014。
[22] 楊銘泰,「智慧辦公室監控系統」,碩士論文,國立高雄大學,2017。
[23] 洪偉倫,「基於Modbus TCP之無線室內空氣品質感測器研究」,碩士論文,台灣科技大學,2015。
[24] 研華物聯網I/O模組,
https://buy.advantech.com.tw/%E7%89%A9%E8%81%AF%E7%B6%B2IO%E6%A8%A1%E7%B5%84/ATW_30983.products.htm
[25] STM32之USART基本知識點,
http://blog.csdn.net/cherish511842885/article/details/52757318
[26] STM32之USART, http://blog.csdn.net/w471176877/article/details/7957187
[27] USART-成功大學資工系(所)Wiki系統,
http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/USART
[28] GPIO的設置邏輯,http://kao-chin.blogspot.tw/2016/01/mts32-gpio.html
[29] GPIO-成功大學資工系(所)Wiki系統,
http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/GPIO
[30] WK1221 Data Sheet,https://www.semikart.com/product/WK1221-33EH
[31] Longsys官網資料,http://www.iotmarket.com/m/80
[32] 蔡明忠、蘇哲民、李亞樵,「Modbus無線路由器與傳輸技術發展」,國立臺灣科技大學與宇田控制科技產學合作計畫成果報告,2017.12。
[33] 友環股份有限公司Modbus測試軟體,
https://www.linksoft.com.tw/product/modscan
[34] 宇田科技股份有限公司官網,http://www.yuden.com.tw/index.html
[35] Modbus Protocol For THS/THM 30X&80X,
http://www.yuden.com.tw/proimages/New_SPEC/EYC_PROTOCOL/2017_11_06_Modbus_Protocol_of_THS_THM30X80X_THS_THM8X_V6.pdf
[36] Modbus Protocol For GTH53_GM3X_GS3X,
http://www.yuden.com.tw/proimages/New_SPEC/EYC_PROTOCOL/Modbus_Protocol_of_GTH53_GM3X_GS3X_V4_2017_11_06.pdf
[37] Modbus Protocol For THG03 / THR23 / GS23,
http://www.yuden.com.tw/proimages/New_SPEC/EYC_PROTOCOL/Modbus_Protocol_of_THG03THR23GS23_V2_2017_11_06.pdf
[38] Modbus Protocol of DPM02 / DPT02,
http://www.yuden.com.tw/proimages/New_SPEC/EYC_PROTOCOL/Modbus_Protocol_of_DPM02DPT02_V1_2017_05_02.pdf
[39] WK1221 kit demo 使用手冊,
https://usermanual.wiki/LONGSYS-ELECTRONICS/WK1221/html
[40] 張書愷,「基於Wi-Fi無線技術之智慧型家庭環境監控研究」,碩 士論文,成功大學製造資訊與系統研究所,2013。
[41] Simple Modbus,http://www.simplymodbus.ca/TCP.htm
[42] 法雷迪,「建置無線感測網路」,碁峰資訊,2012。
[43] 蒙博宇,「STM32自學筆記」,北京航空航天大學出版社,2012。
[44] 廖義奎,「Cortex-M3之STM32嵌入式系統設計」,中國電力出版社,2013。
[45] 陳志旺,「STM32嵌入式微控制器快速上手」,電子工業出版社,2012。