02_基于西门子CM1241的ModbusRTU串口通讯实现
前言
最近作者在了解工业边缘计算的时候发现，Modbus通讯（ModbusRTU&ModbusTCP）应用的很多，而且是现场网关（Gateway）的一种常用基础协议。
但是我对此协议并不熟悉，本文便以测试为目的基于西门子RS485模块CM1241（主站），采用ModbusRTU通讯协议与温湿度传感器（从站）通讯获取数据。
关键词：ModbusRTU、西门子自动化、TIA Portal、温湿度传感器、OPCUA
一、前期准备
为了能够测试ModbusRTU通讯，购买物料并搭建实验架，总架构如下：
关于远程链接如何搭建，请参考文章：
在现场的Simatic S7-1200站点的网络构架详情如下：
ModbusRTU主站选用的是西门子CM1241 RS422/485模块，订货号为6ES7 241-1CH32-0XB0，建议官方渠道购买。
温湿度传感器用的是性价比较高的妙昕TH10S-B，京东购买链接为：
其中，CM1241的DB9接头的引脚含义如下：
妙昕TH10S-B的接线方式如下：
按照西门子官方手册和妙昕传感器所提供手册，完成接线和连接操作，上电后利用TIA Portal V17编写通讯程序。
二、编写通讯程序
1.通讯测试工具和软件
建议在正式编写TIA Portal程序之前，先用Modbus RTU通讯测试工具测试，保证可读取性。测试工具为RS485转USB线缆，所用工具的购买链接为：
所用的测试软件为：JCBustszs串口调试助手。
该温湿度传感器的读操作指令为：
01 03 00 00 00 02 C4 0B （地址为1，读温度湿度值）结果返回为：
01 03 04 00 B8 03 3F 3A F6 （对应温度：18.4℃，湿度83.1%）测试过程截图如下：
2.编写TIA Portal程序
参考西门子手册以及妙昕传感器所提供手册，结合上述内容，调用Modbus_Comm_Load的TIA Portal关键程序如下：
读写完成后利用TIA Portal的Trace内容查看如下（用手握测试）：
温湿度的分辨率分别为0.1℃和0.1RH，数据刷新频率可自定义，还可以。
我认为该信号的获取有两个关键作用：
1.为后续工厂关键设备（如变频器）的监控提供思路；
2.为现场级通讯和现场与云交互通讯提供参考。
三、基于OPC UA的通讯传输
西门子1200PLC从Firmware V4.4之后开始支持OPC UA通讯，这为我们提供了与上位机交互的思路：利用OPC UA实现跨平台的通讯传输（如将这些信号传输至Linux下的HDFS集群进行存储或传输至基于Linux编写的UI画面进行实时呈现等），开放接口如下：
PLC1200开放OPC UA接口操作参考资料：
UA_Serverhttp://www.ad.siemens.com.cn/productportal/Prods/S7-1200_PLC_EASY_PLUS/11-Comm/05-OPC/05-OPC_UA/02-UA_Server.html最终该站点更新为如下的网络架构：
该update将在后续文章中陆续更新，敬请期待。
总结
随着“工业4.0”的演变，工业数据、工厂数据的价值会更加凸显。那么数据的获取、存档、分析就至关重要。本文以目前工业边缘网关中使用较多的ModbusRTU为例，阐述了如何测试链接、如何验证通讯结果，希望能够以此为例，帮助大家解决类似通讯问题。
Last but not least，只是完成工业现场级的通讯是远远不够的，还需要与尚未系统进一步通讯产生数据交互，以进行存储和呈现，本文以OPC UA为例解释了一种可能性，update将在后续文章中更新。
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