Modbus 是一種通用的工業標準，不同廠商生產的控制裝置可以透過 Modbus 連成工業網路，進行集中監控。

Modbus TCP 與 Modbus RTU 是 Modbus 兩種常用的傳輸方式， Modbus RTU 是串列埠通訊，Modbus TCP 是 TCP 通訊，兩者在協議上非常相似，但是由於 TCP 協議的可靠性，Modbus TCP 協議中不需要校驗，並且比 Modbus RTU 協議多一個應用報文頭。

作為一款支援數十種工業協議轉換的物聯網邊緣工業協議閘道器軟體，[Neuron](https://neugates.io/zh) 也已經實現了基於 Modbus RTU 協議 TCP 傳輸的功能。同時，在 Modbus 協議裡，Neuron 根據配置的點位進行了策略最佳化，可實現自動批次採集裝置資料的功能。

本文將在 Ubuntu 20.04.3、X86_64 的環境下，介紹如何使用 Neuron 接入 Modbus TCP 及 Modbus RTU。

## Neuron 簡介

Neuron 是可執行在各類物聯網邊緣閘道器硬體上的工業協議閘道器軟體，旨在解決工業 4.0 背景下裝置資料統一接入難的問題。透過將來自繁雜多樣工業裝置的不同協議型別資料轉換為統一標準的物聯網 MQTT 訊息，實現裝置與[工業物聯網](https://www.emqx.com/zh/use-cases/industrial-iot)系統之間、裝置彼此之間的互聯互通，進行遠端的直接控制和資訊獲取，為智慧生產製造提供資料支撐。

Neuron 支援同時為多個不同通訊協議裝置、數十種工業協議進行一站式接入及 [MQTT 協議](https://www.emqx.com/zh/mqtt)轉換，僅佔用超低資源，即可以原生或容器的方式部署在 X86、ARM、RISC-V 等架構的各類邊緣硬體中。同時，使用者可以透過基於 Web 的管理控制檯實現線上的閘道器配置管理。

## 配置環境說明

- 請在官網 https://neugates.io/zh/downloads 下載 Neuron 軟體並執行以下指令安裝 Neuron 軟體。

```apache
   sudo apt install ./neuron-2.0.1-linux-amd64.deb
  ```

然後使用以下指令檢查 Neuron 狀態

```ebnf
   sudo systemctl status neuron
  ```

- 請在 [PeakHMI 官網](https://hmisys.com/) 中下載 Modbus 模擬器並進行安裝，之後開啟 Modbus TCP slave Ex。

Neuron 使用入門請參照：[Neuron 快速教程](https://neugates.io/docs/zh/latest/getting-started/quick_start.html#環境搭建)。

## 操作流程

在 Neuron 中將使用到 modbus-plus-tcp 和 modbus-rtu 兩個外掛，下面將介紹如何連線 Modbus TCP。

### 連線 Modbus TCP 示例

#### 第一步，建立節點卡片

[![新增 Modbus TCP 裝置](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/0f259e29c5655817.png?x-oss-process=style/bb "新增 Modbus TCP 裝置")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "新增 Modbus TCP 裝置")

1. 點選 `新增裝置` ；
2. 填寫裝置名稱，例如 modbus-plus-tcp-1；
3. 下拉框選擇 `modbus-plus-tcp` 外掛。

#### 第二步，裝置配置

在節點卡片中點選`裝置配置` 按鍵，進入裝置配置介面。

1. 填寫啟動 Modbus 模擬器 所在的 IP 地址；
   1. 啟動的 neuron 與 modbus 模擬器要在同一網段下；
   2. Modbus 模擬器所在的 windows 儘量關閉防火牆，否則有可能連不上 Neuron。
2. 填寫 Modbus 模擬器的埠號，一般預設是 502；
3. 設定 Neuron 連線裝置超時時間；
4. 選擇連線方式，Neuron 現在支援作為 Client 和 Server 兩種連線模式，預設選擇 Client 連線方式；
5. 點選`提交` 完成裝置配置，將卡片工作狀態開啟。

[![配置 Modbus TCP 1](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/17001231a68a905a.png?x-oss-process=style/bb "配置 Modbus TCP 1")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "配置 Modbus TCP 1")

[![配置 Modbus TCP 2](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/3f1cca867c521d39.png?x-oss-process=style/bb "配置 Modbus TCP 2")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "配置 Modbus TCP 2")

#### 第三步，建立 Group 組

點選節點卡片任意空白處進入 Group* 列表介面。

1. 點選`建立` ；
2. 在彈框中填寫 Group 名稱，例如 group-1；
3. 在彈窗中填寫 Neuron 從裝置讀取資料和上傳資料的時間間隔，例如，3000；
4. 點選 `建立` 完成建立 Group；

> *注：Group 可以理解為感測器的一類，例如一臺裝置下連線多臺溫度感測器和多臺溼度感測器，就可以設定一個「溫度」的 Group，將所有的溫度感測器統一到一個組中。資料上報以及讀取以 Group 為單位，使用者可根據業務需求對點位進行分組。

[![Neuron 建立 Group](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/95b107462fd12025.png?x-oss-process=style/bb "Neuron 建立 Group")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "Neuron 建立 Group")

> 注：
>
> Neuron 上配置不同站點的 Modbus 點位時，建議同一個 Group 下只包含一個站點的點位，或只包含一個站點下同一個資料區域的點位，以獲得更高的配置採集效率。

#### 第四步，建立 Tag

在 Group 中點選 `Tag 列表` → `建立` ，手動新增 tags。

1. 填寫 Tag 名稱，例如 tag1；
2. 填寫 Tag 地址，例如 1!40001（詳細地址配置規則請參考後面的延伸知識）;
3. 下拉選擇屬性，例如 Read，Write；
4. 下拉選擇資料型別，例如選擇 INT16；
5. 點選`建立` ，新增一個 Tag；
6. 也可以點選 `新增` ，一次新增多個 Tags 後 再點選 `建立`；

[![Neuron Tag 列表](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/36b02b25b24f65d2.png?x-oss-process=style/bb "Neuron Tag 列表")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "Neuron Tag 列表")

[![Neuron Tag 列表1](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/90e3a4df28ab7167.png?x-oss-process=style/bb "Neuron Tag 列表1")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "Neuron Tag 列表1")

[![Neuron 建立 Tag](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/7b2476d0fdca9124.png?x-oss-process=style/bb "Neuron 建立 Tag")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "Neuron 建立 Tag")

建立完成後，Tag 列表將展示已建立的 Tag 資訊，之後返回南向裝置管理介面，等待 15s 左右，檢視 Modbus 節點卡片的連線狀態是否顯示`已連線` ，如下圖所示。

[![Neuron 已建立 Tag 列表](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/8b6826de30dccb14.png?x-oss-process=style/bb "Neuron 已建立 Tag 列表")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "Neuron 已建立 Tag 列表")

[![Modbus 連線狀態](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/10bc7e0005f3245d.png?x-oss-process=style/bb "Modbus 連線狀態")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "Modbus 連線狀態")

若長時間未連線，請進行以下排查：

- 對照模擬器，檢查裝置配置的 host 和 port 是否填寫錯誤，可在執行 Neuron 伺服器的終端執行 telnet 指令檢視是否能訪問遠端伺服器及埠；

- 在執行 Neuron 伺服器的終端，檢查 502 埠是否被佔用；

- 檢查模擬器的埠號是否是 502，在 file → settings 中檢視 Port Number，如下圖所示。

[![Modbus 模擬器](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/c4bc72bcb97008e3.png?x-oss-process=style/bb "Modbus 模擬器")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "Modbus 模擬器")

#### 第五步，資料監控檢視資料

成功連線到 Modbus 模擬器之後，可以開啟資料監控介面檢視 Neuron 從 Modbus 模擬器上採集到的資料。

[![檢視 Modbus 上報資料](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/58d716ccc93e6518.png?x-oss-process=style/bb "檢視 Modbus 上報資料")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "檢視 Modbus 上報資料")

### 連線 Modbus RTU 示例

步驟如 Modbus TCP ，但由於 Modbus RTU 是串列埠通訊，所以`裝置配置` 不同於 Modbus TCP。

[![連線 Modbus RTU 示例](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/384cd25890a07a36.png?x-oss-process=style/bb "連線 Modbus RTU 示例")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "連線 Modbus RTU 示例")

- Device，串列埠連線的路徑；
- Stop，停止位；
- Parity，校驗位；
- Baud，位元率；
- Data，資料位；

Neuron 已經支援基於 Modbus RTU 的 TCP 傳輸功能，應用配置如下圖所示。

[![基於 Modbus RTU 的 TCP 傳輸功能](http://img.blog.itpub.net/blog/2022/07/29/dbc400d0d76f62b1.png?x-oss-process=style/bb "基於 Modbus RTU 的 TCP 傳輸功能")](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron "基於 Modbus RTU 的 TCP 傳輸功能")

## 知識延伸

Neuron 中 Modbus 點位地址一般的配置格式是 `SLAVE!ADDRESS`，其中：

- SLAVE 代表的是 Slave ID；
- ADDRESS 指的是 PLC 地址：

| 區塊                         | **Modbus 區塊編號** |
| :--------------------------- | :------------------ |
| 線圈 (coils)                 | 0                   |
| 輸入暫存器 (input registers) | 3                   |
| 離散量輸 (Input)             | 1                   |
| 保持暫存器 (hold registers)  | 4                   |

在指令中使用的是功能碼和暫存器定址地址，暫存器定址地址是從 0 開始，不同的功能碼對應不同的區塊，PLC 地址是區塊編號 + 暫存器定址地址 + 1。例如，用的是 0x03 功能碼，定址地址是 0，對應 neuron 中的 ADDERESS 應為 40001。

## 結語

至此，我們完成了使用 Neuron 接入 Modbus TCP 和 Modbus RTU 協議裝置的全部流程。作為一個為工業物聯網的「連線」而生的邊緣工業協議閘道器軟體，Neuron 還支援 OPC UA、Siemens 等其他多種工業協議的接入，助力建設高效的工業物聯網平臺。

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>原文連結：[https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron](https://www.emqx.com/zh/blog/connecting-modbus-tcp-and-modbus-rtu-protocol-devices-with-neuron)

使用 Neuron 接入 Modbus TCP 及 Modbus RTU 協議裝置

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