建築機電設備室走廊 配電盤與電纜橋架
TECHNICAL NOTE

Modbus TCP 與 Modbus RTU 的整合:閘道器架構與選型

現場設備走 RS-485、上位系統走乙太網路。本文說明兩者的差異、閘道器的兩種架構,以及如何依現場條件挑選型號。

圖 1・CGATE 資料整合架構

現場設備

電表

溫濕度計

變頻器

TCP 設備

CGate

CGate-05 右前方外觀 Modbus 閘道器

主動輪詢

整理點位

SQL 資料庫

上位系統

SCADA⁠/​HMI

Modbus TCP

雲端平台

MQTT

資料庫同步

MySQL

BASICS

RTU 與 TCP:資料一樣,傳法不同

兩者的資料模型相同(Coil、Register),差別在傳輸方式。「整合」要解決的,是讓 RS-485 上的資料能在乙太網路上被存取。

Modbus RTU

一次只問一台:Master 依序詢問 Slave ID 1~3

Modbus TCP

同時連線:多個 Master 各自讀取,CGate 也能當 Master
實體層
RS-485(串列)
乙太網路
定址
Slave Address
IP 位址+Unit ID
錯誤檢查
CRC
由 TCP/IP 處理
通訊
一台 Master 依序詢問各 Slave
多個 Master(Client)可同時連到各 Slave(Server)
參數
鮑率、同位元等,兩端必須一致
IP、埠號(預設 502)
ARCHITECTURE

轉換之外,CGate 還把資料整理好了

市面上多數閘道器依埠的定義,把 RTU 直接對應到 TCP,每一次讀取都打到現場設備,點位與資料交給上位系統處理。CGate 先輪詢、存下最新值、重新整理點位,再同時轉傳到多個目的地。

自行定義 Modbus Register

自行新增設備、定義要讀取的 Coil/Register

Web 即時監控

  • 即時狀態
  • 趨勢圖
  • LOG 查詢
CGate Web 監控介面截圖

Modbus Agent

整理過的點位資訊,可扮演 Modbus Slave 與 MQTT Sub 的角色

CGate 經 MQTT 與 MySQL 上傳雲端示意圖

同時多路輸出

多樣化的資訊傳遞管道

CGate-06 內建 SQL 資料庫保存歷史記錄示意圖

內建資料庫

SQL 資料庫保存歷史記錄,可匯出

CGate 警報通知流程示意圖

自主警報

依設備或監控點設定條件,觸發時發 Email 或連動 DO

CGate-05 右前方外觀 Modbus 閘道器

Linux 嵌入式設備

  • 免額外主機
  • ARM 架構
一般 Modbus 轉換器CGate
運作方式收到請求即轉送給設備,再把回應轉回主動輪詢設備,存下最新值後再轉傳
點位編排沿用各設備原本的位址,上位系統逐台設定各設備點位整合成 CGate 的一組點位
資料保存不保存資料,記錄由上位系統負責內建 SQL 資料庫與歷史記錄
輸出方式Modbus TCPModbus TCP、MQTT(JSON)、MySQL 同時輸出
即時監控畫面無,需由上位系統顯示內建 Web 監控頁面

註:「一般 Modbus 轉換器」指只做 Modbus RTU/TCP 協定轉換的閘道器。

能源管理能源管理
環境品質監控環境品質監控
無人基站遠程維運無人基站遠程維運
能源管理能源管理
環境品質監控環境品質監控
無人基站遠程維運無人基站遠程維運
APPLICATION

從太陽能電站到偏遠站點,現場資料由 CGate 收齊

現場的 Modbus 設備各自分散在配電箱、溫室與偏遠站點。CGate 就近輪詢、整理點位,再上傳雲端或交給 SCADA。

SELECTION

回答四個問題,找到合適的型號

  1. 現場有幾組不同通訊參數的 RS-485 設備?

  2. 總共要接幾台設備?

  3. 資料要送到哪裡?

  4. 現場拉得到網路線嗎?

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CGate-01 產品照

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精簡

CGate-01

RS-485
×1
Ethernet
×1
監控點數
32 點・4 台
Modbus Agent
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4G
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