# Modbus数控网关文档
# 1 产品简介
# 1.1 产品概述
Modbus数控网关是一种基于无线4G网络多协议采集的通用型网关。功能上可以将前端多种传感器RS485数据信号、RJ45数据信号、模拟信号、数字信号进行数据处理，通过4G网络与IOT平台进行数据交换。本网关具有功能多样，通用性强，性能稳定，使用便捷，高效集成前端传感与信号系统，一定程度上也降低用户费用成本等特点与优势。
# 1.2 产品外观
Modbus数控网关尺寸为：147mm * 95mm *42mm（长*宽*高），外观如图1所示：
图1 网关外观
# 1.3 电气参数
| 电源 | |
|---|---|
| 电压 | 9-30V.DC |
| 电流 | 100mA(max)@12V |
| 4G模组 | |
|---|---|
| 频段 | LTE-TDD B34/B38/B39/B40/B41 LTE-FDD B1/B3/B5/B8 |
| 数据 | LTE-FDD Max 10Mbps(DL)/Max 5Mbps(UL) LTE-TDD Max 7.5Mbps(DL)/Max 1Mbps(UL) |
| 灵敏度 | FDD B1 -97.5 dBm TDD B34 -96.3 dBm TDD B41 -96 dBm FDD B3 -94.3 dBm TDD B38 -97 dBm FDD B5 -97.0 dBm TDD B39 -96.3 dBm FDD B8 -96.5 dBm TDD B40 -97 dBm |
| 串口 | |
|---|---|
| 端口数 | RS485*1 |
| 波特率 | 1200～460800bps |
| 数据位 | 8，9 |
| 停止位 | 1，2 |
| 校验位 | NONE，EVEN，ODD |
| 负载 | 可带32个负载 |
| 模拟输入AI | |
|---|---|
| 端口数 | 4 |
| 检测范围 | 电压源（0-5V）、电流源（0-20mA） |
| 分辨率 | 0.001V或0.001mA |
| 数字输入DI | |
|---|---|
| 端口数 | 4 |
| 检测范围 | 湿节点：0-4V,输出低电平；5-50V，输出高电平。 干节点：闭合，输出低电平；断开，输出高电平。 |
| 继电器控制DO | |
|---|---|
| 端口数 | 2 |
| 检测范围 | NO：5A (250VAC/30VDC) NC：3A (250VAC/30VDC) |
# 2 产品功能
# 2.1 功能概述
Modbus数控网关支持4路模拟输入、4路数字输入、2路继电器控制、1路RS485总线通讯、1路以太网通讯，接口图如图2所示：
图2 接口图
（1）4G天线端口：外接内螺内针的4G天线。
（2）SIM卡槽端口：根据图示方向插入物联卡等（参考本文末）。
（3）RJ45以太网端口：网关目前仅支持标准Modbus-TCP协议，通过网线方式与前端传感器设备的网口连接通讯，采集传感器数据信息。
（4）RS485端口：网关目前支持标准Modbus-RTU及DLT645协议，可通过网关端口（A、B）对应接转RS485工具或传感器设备端口（A或T/R+、B或T/R-）等，建立物理连接。G为共地，如果用于干扰较大的场合，需要与传感器设备共地。可并联接入多个不同地址的RS485型传感器。
（5）数字输入（4路）：D1+ D1-、D2+ D2-、D3+ D3-、D4+ D4-共4路数字信号输入，由前端传感器等设备数字信号对应接入。
（6）模拟输入（4路）：A1+ A1-、A2+ A2-、A3+ A3-、A4+ A4-共4路模拟信号输入，由前端传感器等设备模拟信号对应接入。
（7）继电器控制输出（2路）：NO1 COM1、NO2 COM2或NC1 COM1、NC2 COM2两路常开或常闭端口继电器控制输出。
（8）指示灯：上电阶段，执行bootloader程序，LED绿灯常亮，途中蓝灯会出现亮到灭的过程，表示网关正在拉取云端配置信息。接着绿灯闪烁、蓝灯熄灭，表示网关正在准备启动。当蓝灯常亮后，表示网关成功已连接上IoT平台。
（9）容量：数控网关可以配置采集项最大为1000条。
# 2.2 功能详解
（1）模拟输入（4路）：输入源可以是0-20mA电流源，也可以是0-5V电压源，根据被采集的对象进行相关配置。
（2）数字输入（4路）：输入源可以是湿节点输入，也可以是干节点输入。
当配置为湿节点，0-4V输入时，采集的电平为低，5V-50V输入时，采集的电平为高，即采集值为0或1。
当配置为干节点，开关导通时，采集的电平为低；开关断开时，采集的电平为高，即采集值为0或1。
（3）继电器控制输出（2路）：主要用于控制继电器的通断。
（4）RS485总线：
采集标准Modbus-RTU协议的设备。
采集标准DLT645协议的设备。
（5）RJ45以太网总线：采集标准Modbus-TCP协议的设备。
# 3 产品使用
# 3.1 总体概述
modbus数控网关出厂后，其嵌入式程序已经预置，不支持对modbus网关进行二次开发。
在使用modbus网关时，通过与该网关对应的多功能配置软件来配置现场环境环境。网关上的嵌入程序通过解析配置来快速连接到瀚云IoT平台并完成数据上报或者命令控制。其逻辑关系如下：
瀚云IoT平台：为modbus网关默认连接的IoT平台。
配置管理平台：为瀚云科技云端通用的配置管理平台，网关启动时，通过API接口和配置管理平台进行数据交互，拉取配置参数。
多功能配置软件：和modbus网关配套的配置工具，为桌面版应用程序。其交互过程如上图所示。多功能配置软件不用和modbus数控网关有物理的网络连接，只需要按照实际的工作场景把配置数据上传到云端即可。网关启动后，会自动检查配置有无更新，如果有更新，其会自动从云端拉取其对应的配置。
# 3.2 瀚云IOT平台
瀚云IoT平台是瀚云科技自主打造的物联网开放平台，其控制台地址为：console.hancloud.com。modbus数控网关通过MQTT协议与瀚云IOT平台进行数据交换。设备接入IOT平台需要进行鉴权，通过后才能与平台进行数据交互，保证了数据的安全性。该协议构建于TCP/IP协议上，保证了数据的实时、安全、可靠。
# 3.3 配置管理平台
配置管理平台是云端存储网关采集配置的通用平台。当数控网关上电启动时，其会查询网关的云端配置是否有更新，如果有更新则拉取最新的配置，并依据配置启动网关程序完成边缘采集工作。
多功能配置软件是和数控网关配合使用的用于快速生成网关配置的工具软件。用户在使用网关前，可以通过多功能配置软件把网关边缘计算规则配置好，网关启动后，会自动拉取配置。
配置管理平台内置了设备重置、设备替换等功能。管理所有的配置的平台，通过多功能配置软件，可以将当前用户配置的数据更新到平台上，同时也可以将指定设备的配置数据展示到配置软件上，供用户查看当前的配置，这样解决了设备配置容易丢失或不同步问题。
# 3.4 多功能配置软件
该软件主要是用于按照实际场景，对采集项进行配置。可以配置模拟量的传感器、开关量的传感器、485接口的传感器，、以太网接口的传感器，同时还可以配置控制开关量的设备。需要配置下行设备的通讯或采集，也需要配置上行与IOT平台的交互数据，同时还可以配置对采集到的数据进行线性变换。
# 3.5 配置步骤
配置的总体步骤如下：
1) 配置连接瀚云IoT平台的相关参数，主要是配置网关所属的IoT平台产品及其设备接入鉴权码等等；
2) 根据现场情况，配置硬件采集接口，完成现场采集和物模型的数据映射。现场需要模拟量采集，则配置现场模拟量采集接口；现场有485接口modbus协议采集，则配置modbus协议的寄存器点表等信息，以此类推。
3) 配置完成后，把配置上传到配置管理平台。
4) 网关上电或者重启。
5) 在IoT平台控制台确认数据是否正常。
# 3.5.1 配置前准备
在配置网关前，需要在瀚云IoT平台创建产品和物模型，如果还没有瀚云IoT平台的账号，请联系瀚云客户帮忙注册账号。具体步骤如下：
（1）登录瀚云IOT平台：https://console.hanclouds.com (opens new window)，账号注册或登录IOT平台， 如图4所示：
图4 IOT平台登录
（2）创建项目或选择项目：登陆后，创建项目或点击已创建的项目，如图5所示：(如果用已有的项目，本步骤可忽略)
图5 创建项目
（3）创建产品或选择产品：创建产品或点击已创建的产品，如图6所示：
(如果是网关接入已存在的产品，则跳过此步骤)
图6 创建产品
（4）创建数据模型
1)、进入产品模块后，点击右侧"添加模型"，如图7所示：
图7 添加模型
2)、创建数据流：进入添加模型后，选择"数据流"，根据实际情况依次按要求与提示规范设置即可，数据类型固定选择struct（结构型），如图8所示：
图8 创建数据流
3)、创建JSON对象：点击添加参数，根据采集设备，如温湿度传感器，可以添加温度和湿度2个参数，如图9所示：
图9 创建JSON对象
注意：参数的数据类型除了bool类型外，其余建议选择float型的数据类型。
# 3.5.2 多功能配置软件配置
（1）软件登录：打开"多功能配置软件"后，使用瀚云IOT平台账号登录，进入配置首页，如图10所示：
图10 多功能配置软件登录
（2）配置首页：进入配置首页后，有4项可以操作，新增空配置、读取设备配置、本地json导入、云端导入。
1)、新增空配置：用于创新配置。
2)、读取设备配置：用于网关已存在配置，通过485接口读出当前的配置。
3)、本地json导入：用于json配置文件的导入。
4)、云端导入：用于从配置管理平台拉取当前指定设备的配置。
（3）新增空配置：
1)、在"产品ProductKey"下拉框中，选择相应的产品，选中后，鉴权码信息会自动补全，如图11所示：
图11 产品选择
2)、根据设备接口类型，在"端口"中选择与设备与对应的一种或几种接口，点击下一步。
3)、进入到"配置物模型"页面，该页面会显示当前产品下所有的物模型，查看是否有之前已新建的物模型，如果没有，需要在瀚云IOT平台先创建，点击下一步。
4)、进入到"配置设备采集"页面，用户根据具体的设备，进行配置，具体配置见《Modbus数控网关接口及协议详细配置说明》。
5)、所选接口配置完成后，点击下一步。
6)、进入到"下载配置"页面，用户可以选择"导出JSON"，将配置导出到本地json文件中。
7)、可以直接上传到配置管理平台，填入网关外壳上的SN号到设备序列号中，如图12所示：
图12 上传配置管理平台
8)、也可以直接通过USB转485工具，将当前配置下载到网关中。首先选择串口号，填入网关外壳的SN号，再给网关上电，当显示已连接时，点击下载，如图13所示：
图13 串口下载配置
9)、配置完成，退出软件即可，网关上电后，根据配置进行采集。
（4）读取设备配置：进入读取设备配置后，需要选择串口号，选择后，将网关上电，状态显示已连接后，点击读取。读取成功后，点击下一步，如图14所示：
图14 读取设备配置
（5）本地json导入：进入本地json导入界面后，选择需要导入的json文件，点击导入后，点击下一步即可，如图15所示：
图15 本地json导入
（6）云端导入：进入云端导入页面后，输入网关的SN号，点击导入，再点击下一步，即可将配置导入到软件，如图16所示：
图16 云端导入
# 3.5.3 数据查询
（1）配置完成后，将网关上电，网关将自动从配置管理平台拉取当前的配置，然后按配置进行采集上传。
（2）进入瀚云IOT平台，选择项目、产品，进入设备管理，根据配置的子设备序列号，找到对应子设备的SN号，点击"详情"查看采集的数据，如图17所示：
图17 数据查询
# 3.5.4 继电器控制
（1）当网关连上瀚云IOT平台后，蓝色指示灯常亮，绿色指示灯闪烁。此时查看待控制的继电器子设备状态为在线状态，按顺序点击"详情"->"设备命令"->"下发命令"，如图18所示：
图18 下发命令
（2）下发命令格式：使用自定义命令下发，命令类型为JSON，保留时间按需填写，命令内容按JSON格式填写，JSON中名称需要与配置工具配置数据处理的名称一样，名称为"status"，值为true，表示打开，为false表示关闭，如图19所示：
图19 下发命令格式
# 3.6 电气连接
（1）模拟输入AI电气连接，如图20所示：
图20 AI电气连接
（2）数字输入DI电气连接，如图21所示：
图21 DI电气连接
（3）继电器控制DO电气连接，如图22所示：
图22 DO电气连接
（4）RS485接口电气连接，如图23所示：
图23 RS485电气连接
（5）RJ45接口电气连接，如图24所示：
图24 RJ45电气连接
# 4 常见问题与分析
注意：SIM物联网卡仅可与首次插入卡的网关设备配合使用，切勿将SIM卡使用后取出再插入第二个网关使用，否则SIM物联网卡将被锁定，无法使用。
# 4.1 问题 1
问题：将SIM物联网卡插入Modbus数控网关设备，绿灯常亮，蓝灯未亮。
问题分析1：检查卡是否插入正确，芯片朝上，有缺口向外（如图25所示）。
问题分析2：检查卡是否状态正常，流量剩余情况。
问题分析3：检查网关是否接入天线，及安装现场4G信号强度。
图25 SIM卡正确插卡方式
# 4.2 问题 2
问题：绿灯常亮、蓝灯间歇亮灭，持续时间超3分钟以上。
问题分析1：是否更新了程序，联系客服人员，重置密钥。
问题分析2：重置如果还是出现以上问题，网关断电后，重新上传配置，重置密钥后，再上电。
# 4.3 问题 3
问题：绿灯闪砾，蓝灯亮一会儿后，又熄灭。
问题分析1：检查数据流的参数是否配置正确。
问题分析2：检查子设备是否有多个父节点。
问题分析3：检查4G信号的强度不够。