PinToo之ModbusTCP控制LED灯

1. 说明

  范例采用ModbusTCP通讯协议，控制驳接在Arduino上的LED灯。ModbusTCP使用电脑来指定特定IP地址下的ModbusTCP从机，从而控制该从机。本范例中使用Arduino开发板与Ethernet W5100网络扩展板，组合称ModbusTCP从机。其工作方式如下：

  PC设备(ModbusTCP主机)通过ModbusTCP通讯协议传送指令给指定的IP地址，该地址下对应一个ModbusTCP从机，要求打开连接该从机的LED灯，从机收到主机指令后会自动解码，接着完成ModbusTCP主机所指派的工作，开启LED灯。

  范例中LED灯正极(针脚较长的一端)连接到电阻，再连接到Ethernet W5100的D8针脚，LED灯的负极连接到扩展板的GND针脚。

  通过范例学习，可以掌握fxModbusWrite、fxModbusRead组件基本属性配置，向Modbus设备写入数据的使用，并结合Arduino开发板进行LED灯的控制功能。

2. 零件连接图

3. 使用零件

序	零件名称	数量
1	Arduino UNO R3 开发板	1
2	Arduino Ethernet W5100 网络扩展板	1
3	USB数据线	1
4	网线	1
5	面包板	1
6	杜邦线	若干
7	LED灯	1
8	220欧姆电阻	1

  Arduino开发板与Ethernet W5100网络扩展板组装完成后的外观如下图所示。

4. Arduino流程图

5. Arduino程序

  使用Arduino IDE 编译并上传以下Arduino程序。

// 采用 MyArduinoProjects Modbus TCP 链接库
// http://myarduinoprojects.com/modbus.html
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>

#include "MgsModbus.h"                                //引入Modbus TCP 链接库
MgsModbus Mb;

// 设置网络 (网络扩充卡 MAC 可自行修改 +1 避免冲突)
byte mac[] = {0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0E, 0x94, 0xB6 };     //设置Arduino设备的网卡MAC地址
IPAddress ip(192, 168, 0, 162);     //设置Arduino设备的网络IP地址
IPAddress gateway(192, 168, 0, 1);  //设置网关的IP地址
IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); //设置子网掩码

#define LED_PIN 8                                    //定义LED PIN为8
int LedSwitch=0;

void setup() {
   Serial.begin(9600);
   Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet);         // 启动网络
   Serial.println("网络已经开通"); 

   //设置要使用的缓存器地址
   //0 1 2 3 4 是 Holding 缓存器的顺序,其地址分别是10000,10001,10002,10003,10004
   // 新增缓存器   mb.MbData(i);   
   Mb.MbData[0] = 0;                                 // 0=关闭LED灯 1=打开LED灯
   pinMode(LED_PIN, OUTPUT);                         // 设定脚位 PIN 8为输出模式
}
 
void loop() {
   LedSwitch=Mb.MbData[0];                           // 读取数字缓存器的数值
   if (LedSwitch!=0){
       digitalWrite(LED_PIN, HIGH);                  //PIN 8输出为HIGH,LED点亮
   }
   else {    
   digitalWrite(LED_PIN, LOW);                       //PIN 8输出为LOW,LED熄灭
   }
   delay(500);                                       //延时 0.5秒
   Mb.MbsRun();                                      //呼叫 Modbus   
}

6. 设计明细

  开启PinToo设计器，分别加入下插图之控件。或者点击左上角的[打开模板Lib文件]选择模板文件来打开对应模板。

  ①：TfxModbusWrite组件，控件名称为fxModbusWriteLED。

  ②：TfxSwitchButton组件，控件名称为fxSwitchButton2。

  ③：TfxSwitchButton组件，控件名称为fxSwitchButton1。

  ④：TfxModbusRead组件，控件名称为fxModbusReadLED。

• fxRunFrame属性设置

  • Height：设置页面高度=800。
  • Width：设置页面宽度=401。

• ①fxModbusWriteLED属性设置

  • FunctionCode：使用ModbusTCP写入的功能码，设置为fc06。
  • Host：ModbusTCP设备的IP地址，设置为192.168.0.162。
  • Name：设置控件名称=fxModbusWriteLED。
  • Port：ModbusTCP设备使用的端口号，设置为502。
  • RegCount：写入ModbusTCP设备寄存器的位数，设置为1。
  • StartReg：写入ModbusTCP设备寄存器开始地址，设置为1 (请注意在Arduino中对应地址为0，因为在 Modbus TCP 设备缓存器的开始地址都是默认为 0，在PinToo中缓存器的开始地址是1)。

• ②fxSwitchButton2属性设置

  • Height：设置控件高度=200。
  • Width：设置控件宽度=200。
  • HitTest：是否响应点击操作，设置为False。
  • SwitchOffBmp：设置开关状态为关时显示的图像，双击该属性或者点击属性右侧的[...]打开图像编辑器。点击[Load...]打开资源管理器，选择所需的图片后点击[打开]，选择的图像会显示在预览框中。可在该页面下进行裁切或者缩放像素以使图像与控件的宽度高度相适应，修改完成后点击[OK]按钮完成图像修改。

  

  • SwitchOnBmp：设置开关状态为开时显示的图像，双击该属性或者点击属性右侧的[...]打开图像编辑器。点击[Load...]打开资源管理器，选择所需的图片后点击[打开]，选择的图像会显示在预览框中。可在该页面下进行裁切或者缩放像素以使图像与控件的宽度高度相适应，修改完成后点击[OK]按钮完成图像修改。

  

• ③fxSwitchButton1属性设置

  • Height：设置控件高度=200。
  • Width：设置控件宽度=200。
  • SwitchOffBmp：设置开关状态为关时显示的图像，双击该属性或者点击属性右侧的[...]打开图像编辑器。点击[Load...]打开资源管理器，选择所需的图片后点击[打开]，选择的图像会显示在预览框中。可在该页面下进行裁切或者缩放像素以使图像与控件的宽度高度相适应，修改完成后点击[OK]按钮完成图像修改。

  

  • SwitchOnBmp：设置开关状态为开时显示的图像，双击该属性或者点击属性右侧的[...]打开图像编辑器。点击[Load...]打开资源管理器，选择所需的图片后点击[打开]，选择的图像会显示在预览框中。可在该页面下进行裁切或者缩放像素以使图像与控件的宽度高度相适应，修改完成后点击[OK]按钮完成图像修改。

  

• ④fxModbusReadLED属性设置

  • DataControl：设置绑定显示的控件，设置为fxSwitchButton2。
  • DataField：设置绑定字段对应的控件属性名称，设置为IsChecked。
  • FunctionCode：使用ModbusTCP的写入功能码，设置为fc03。
  • Host：ModbusTCP设备的IP地址，设置为与Arduino中指定的IP地址相同，例如192.168.0.162。
  • Port：ModbusTCP设备使用的端口，此处为502。
  • RegCount：读取ModbusTCP设备寄存器的位数，此处设置为1。
  • StartReg：读取ModbusTCP设备缓存器开始地址，此处设置为1 (请注意在Arduino中对应地址为0，因为在 Modbus TCP 设备缓存器的开始地址都是默认为 0，在PinToo中缓存器的开始地址是1)。

7. 程序设计

  点击程序设计界面右下角的按钮，切换至单元选择界面，勾选需要使用的单元。该程序需要引用ModbusRead、ModbusWrite单元。

7.1. 程序初始设置

  在程序启动时，读取Arduino连接的LED灯的亮灭状态。

Begin
  fxModbusReadLED.execute;
End.

7.2. 事件设置

• ③fxSwitchButton1-OnSwitch事件

  点击切换状态时进行开关操作。

Procedure fxSwitchButton1OnSwitch(Sender: TObject);
Begin
  if fxSwitchButton1.IsChecked Then
  begin
    fxModbusWriteLED.DataValue := 1;  //打开LED灯
    fxModbusWriteLED.execute;
    fxModbusReadLED.execute;
    fxRDToastMessage1.ShowToastMessage('LED灯已开启',2.0,100);
  End
  else
  Begin
    fxModbusWriteLED.DataValue := 0;  //关闭LED灯
    fxModbusWriteLED.execute;
    fxModbusReadLED.execute;
    fxRDToastMessage1.ShowToastMessage('LED灯已关闭',2.0,100);
  End;
End;

8. 运行结果

  使用鼠标在 PinToo 菜单，点击[保存至数据库]按钮，将其保存至数据库，点击[调试运行]确认能够正常打开。

  通过同步中心，将程序上传至手机PinToo运行；同步时，请确保手机已经运行PinToo，并且已经登陆。

  在设备端运行，点击开关按钮，开关打开，上方的灯泡切换为亮灯的状态，同时连接Arduino开发板的LED发光二极管处于点亮的状态；在亮灯状态下，点击右侧的开关图像，开关关闭，上方的灯泡切换为灯灭的状态，同时连接Arduino开发板的LED发光二极管处于关闭的状态。