Локальний web-сервер телеметричної системи з сенсорами взаємодії за протоколом MODBUS

2021;
: сс. 99 - 105
1
Національний університет «Львівська політехніка», кафедра електронних обчислювальних машин

З розвитком мікропроцесорних компонетів і відповідно значним розширенням сфер використання комп’ютерної техніки стрімко розвивається дистанційне вимірювання стану об’єктів – телеметрія та дистанційне керування технічними системами чи їх компонентами в промисловості, наукових дослідженнях, в побутових пристроях та інших областях. У роботі запропоновано варіант побудови локального web-сервера на базі мікроконтролера з ядром ARM Cortex-M4, який може взаємодіяти через http-браузер с доступом до інтернету. Розроблено структурну схему локального web-сервера на базі мікроконтролера STM32F407 з ядром ARM Cortex-M4. Проведено апаратне моделювання локального web-сервера, особливістю якого є двохпроцесорна архітектура, яка включає головний контролер та процесор Modbus з інтерфейсом RS-485, який забезпечує обмін інформацією за протоколом Modbus RTU. Головний контролер обладнаний системою індикації на базі функціонально програмованих одиночних світлодіодних індикаторів, LCD індикатором типу ВС1602А, локальною клавіатурою, портами USB та SWD для відлагодження та програмування програмної пам’яті мікроконтролера і зовнішнім модулем фізичного рівня Ethernet типу DP83848, який забезпечує зв’язок з комп’ютерною системою через інтерфейс Ethernet та вихід в інтернет. Для перевірки функціонування режимів отримання телеметричної інформації з сенсорів та видачі команд керування через опції http-браузера використано сенсор температури XY-MD01 SHT20 та модуль реле Modbus RTU Relay, які взаємодіють з головним контролером локального web-сервера через процесор Modbus з інтерфейсом RS-485 за протоколом Modbus RTU. Розроблено відповідне програмне забезпечення локального web-сервера для взаємодії з http-браузером. Отримані результати можуть бути використані в наукових дослідженнях та при проектуванні реальних телеметричних систем різного функціонального призначення.

  1. Telemetry: Summary of concept and rationale. Bibcode:1987 STIN 8913455. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1987STIN...8913455./abstract (Accessed: 5 October 2021).
  2. Lucas Cavalcanti, Riei Joaquim, Edna Barros, Optimized Wireless Control and Telemetry Network for Mobile Soccer Robots, arXiv:2106.14617, https://arxiv.org/abs/2106.14617.
  3. Henry Hopper. A Dozen Ways to Measure Fluid Level and How They Work. Dec 1, 2004. https://www.fierceelectronics.com/components/a-dozen-ways-to-measure-fluid-level-and-how-they-work (Accessed: 5 October 2021).
  4. Meenakshi Syamkumar, Yugali Gullapalli, Wei Tang, Paul Barford, Joel Sommers, BigBen: Telemetry Processing for Internet-wide Event Monitoring, arXiv:2011.10911, [online] Available at: https://arxiv.org/abs/ 2011.10911(Accessed: 5 October 2021).
  5. Krishna  Shingala,  JSON  Web  Token  (JWT) based  client  authentication  in  Message  Queuing  Telemetry Transport (MQTT), arXiv:1903.02895, [online] Available at: https://arxiv.org/abs/1903.02895(Accessed: 5 October 2021).
  6. "Modbus home page". Modbus. Modbus Organization, Inc. Retrieved 2 August 2013
  7. "About Modbus Organization". Modbus. Modbus Organization, Inc. Retrieved 8 November 2012.
  8. Clarke, Gordon; Reynders, Deon (2004). Practical Modern Scada Protocols: Dnp3, 60870.5 and Related Systems. Newnes. pp. 47–51. ISBN 0-7506-5799-5.
  9. Beal, Vangie. "What is Wi-Fi (IEEE 802.11x). A Webopedia Definition". Webopedia. Archived from the original on 8 March 2012.
  10. R.W. Besinga. Integrating Wiznet W5100, WIZ811MJ network module with Atmel AVR Microcontroller. Jul 2, 2018.
  11. AVR-GCC-Tutorial. Aus der Mikrocontroller.net Artikelsammlung, mit Beiträgen verschiedener Autoren (siehe Versionsgeschichte). https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tutorial#Programmspeicher_.28F (Accessed:  5 October 2021). 
  12. Dp83848c Datasheet. [online] Available at:https://www.ti.com/product/DP83848C
  13. WIZnet     W5100.        Datasheet.         [online]        Available    at:https://www.sparkfun.com/datasheets/DevTools/Arduino/W5100_Datasheet_v1_1_6.pdf (Accessed: 5 October 2021).
  14. Modbus     RTU     Relay.     [online]        Available         at:https://www.waveshare.com/wiki/Modbus_RTU_Relay (Accessed: 5 October 2021).
  15. SHT20.       Datasheet.      [online]          Available      at:https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword= Sht20&gclid=EAIaIQobChMIxaeO_-Tt8wIV7xJ7Ch2TawvtEAMYAyAAEgLygPD_BwE (Accessed: 5 October 2021).