BACRouter内置的Modbus 网关

因版本4.05于2021-06-07更新

从固件版本4.x起,BACRouter内置了Modbus网关功能。这篇文章尝试解释其底层运作机制。

Modbus 读

BACRouter周期性地读取点数据并缓存。“刷新间隔”定义读取数据的间隔。

为了提高性能,BACRouter将尽可能在一次事务读取更多数据。在Modbus标准中,最多2000个位(指线圈或离散输入)或125个寄存器(指输入或保持寄存器)可以在一次请求中读回,但是特定的Modbus从站可能不支持读取大量的数据。在BACRouter的WebUI的”从站设定“页面的Modbus参数对话框中,”批量读比特位数“与”批量读寄存器数“两个参数定义了从站的对批量读数据的支持。

BACRouter不会分段读取单点的数据,即使”批量读寄存器数“小于该点占用的寄存器数。

通常来说,我们关心的数据的Modbus地址并不连续,比如我们只关心地址为1及2000的线圈,虽然我们可以一次批量读回地址1~2000的数据,然后抛弃地址2~1999的数据,先读取地址1的数据,再发请求读取地址2000的数据的做法可能更有效率。”比特位跳过“与”寄存器跳过“参数定义了在两个我们关心的数据地址中间,有多少个无用的数据允许被抛弃。假设在上述例子中,”比特位跳过“设为1998,BACRouter将尝试一次性读回地址1~2000,抛弃中间1998个数据。倘若”比特位跳过“为1997,则BACRouter将分两次读取地址1与地址2000。因为中间跳过的1998个数据大于设定值1997。

在从站的配置页面,“编组读取”显示读操作如何编组,并可进行测试。请特别关注服务端报告的非法数据地址!

Modbus 写

BACRouter不会合并写请求。当接收到写指令时将马上发出Modbus写请求。

对于写单个数据,有两个Modbus功能号可供使用。例如,功能5为写单个线圈,功能号15为写多个线圈但写数量可以为1。有的从站只支持其中一个功能号。”写单个线圈”参数指定采用哪个功能号。

同样地,”写单个寄存器“参数指定用于写单个寄存器的功能号。假设有任一个BACnet输出对象映射到多个保持寄存器,这意味着从站支持功能号16写多个寄存器,”写单个寄存器“参数将被忽略,功能号16将被采用。

离线

如果任何读写请求失败,BACRouter将会重试,如果连续失败次数达到3次,BACRouter将认为该从站离线。在离线状态下,BACRouter将间隔”离线刷新间隔“时间重试该请求。

在离线事件中,BACnet侧的反应将在后面描述。

Modbus 串行总线

BACRouter支持在同一条RS485总线上,不同波特率、奇偶较验、RTU/ASCII模式的从站共存。在发出请求前,BACRouter将根据从站的设定切换串口的参数。

如总线上的两个从站拥有相同的从站地址但是波特率或RTU/ASCII模式不同,BACRouter可以无冲突地通信。但是如果仅依赖不同的奇偶较验来防范冲突并不可靠,因为有的从站并不检查奇偶错误。

单设备映射模式

如VBUS网络端口未使能,BACRouter将工作与单设备模式,每个Modbus从站将被映射到”应用层设定“中定义的BACnet设备的不同对象实例空间。每个从站将占据1000实例空间。

对象的实际名称为“主站名称|从站名称|对象名称”,名隔分隔符”|”可由用户选择。

BACRouter将为每一个从站创建一个结构化视图对象。

本模式下当从站切换到离线状态,所有点的可靠性将被设为”COMMUNICATION_FAILURE”,当从站重新上线时,随着点数据的更新,各点的可靠性将被重新置回到”NO_FAULT_DETECTED”。

虚拟设备映射模式

当VBUS网络端口被使能,每个从站将被映射为VBUS网络上的虚拟BACnet设备。虚拟设备的MAC地址将从1开始。

在本模式下,所有从站必须有一个唯一的“设备实例号”。从站实际名称为”主站名称|从站名称”,其中”|”为可选择的名称分隔符。

在本模式下如果从站切换到离线,对应的虚拟BACnet设备将停止收发包以模拟离线状态。当从站重新上线时后,当更新完所有点数据后,虚拟BACnet设备将退出离线状态。

从站状态

针对每一个从站,BACRouter在缺省BACnet设备内创建3个对象。一个名为”online”的二进制输入对象,代表从站的上线状态。一个名为”update_delay”的模拟输入对象,代表最近平均数据更新延迟(对比”update_delay”), 最后一个是名为”fail_rate”的模拟输入对象,代表相对长时间内的Modbus侧通讯失败率。

这些对象名均有“主站名称|从站名称|comm|”的前缀,其中“|”为可选择的名称分隔符。

对象实例号分配

对象的实例号单独进行定义。当对象编辑窗口提交时,如对象被启用,将分配其声明的实例号,如该实例号被占用,将自动选择一个可用的实例号。

值对象

值对象的特性与属入对象类似,除了当值对象映射到可写Modbus地址时(0X或4X),此时值对象的当前值可写,写入的值被转发到Modbus侧。

输出对象

输出对象对应的点值仍然会被定期读回,且设置成对象的Relinguish_Default属性。如果读回的值与上次写入的值不匹配,BACRouter将把该对象的可靠性置为”UNRELIABLE_OTHER”,BACRouter将尝试每隔一段时间重新写入。

因为以上的验证重写机制,BACRouter禁止2个输出对象映射的可写Modbus地址发生重叠。

浮点数的NaN

NaN是IEEE-754标准规定的特殊值,其意思为非有效数,BACRouter不接受NaN(正负无穷大仍然被视为有效值).

当一个Modbus点被定义为单精度浮点或双精度浮点,且BACRouter读到NaN值时,该点对应对象的可靠性将被设为”UNRELIABLE_OTHER”。