[MOXA] ioLogik NA-4020 Modbus位址計算
ioLogik 4000系列是MOXA早期推出的模組式I/O，最高支援32塊模組(除E4200僅支援16塊模組)，提供乙太網路(NA-4010、E4200)、RS-232(NA-4021)、RS-485(NA-4020)的介面，支援Modbus RTU/TCP通訊協定；使用模組式I/O的好處在於可以照自己的需求，選擇DI、DO、Relay、AI、AO、RTD、TC模組進行搭配，以及在乙太網路中節省IP位址的使用，在序列通訊中節省輪詢的時間，並且將大量的I/O資訊，用較少的通訊次數全部獲取。
在Modbus位址的排序上，因為模組式I/O無法預測使用者會使用多少模組，所以Modbus位址會依照使用者使用的模組的數量與通道數而改變；原則上Modbus位址的排序都會有固定的邏輯，例如銜接上一塊模組的位址繼續往下排，或者每塊模組固定占用多少個Modbus位址等方式。
同時也測試AO輸出的最大RAW值為4095，二進位為1111 1111 1111，使用12 bits，與手冊上說明的相同，而上圖的設定檔中，AO的I/O Data Length是16(0x10) bits，所以實際上AO每個通道所佔用的位址應該要以16 bits計算；綜合上述的資訊來解讀設定檔的內容，DO使用了Modbus位址0x0800的0x00到0x07共8 bits，代表了DO0到DO7，AO0使用了Modbus位址0x0800的0x08之後的16 bits，AO1使用了Modbus位址0x0801的0x08之後的16 bits。
理解設定檔的內容後，接著便是觀察實際透過Modbus讀取時的狀況，同樣利用ioAdmin Configuration Utility對AO兩個通道產生不同的輸出測試的電壓，方便觀察時辨識；AO0為5.86VDC，RAW值為2399，AO1為8.58VDC，RAW值為3516。
根據設定檔中得到的資訊，DO使用了Modbus位址2049的0x00到0x07共8 bits，所以2049的前8 bits是DO的讀值，也就是0000 0000(DO0在最右，DO7在最左)；AO0同樣使用了Modbus位址2049，位址是由0x08開始之後的16 bits，但在Modbus協定中，Function Code 0x03每個Register的資料長度為一個Word(16 bits)，因此2049只能放下AO0的前8 bits，多出來的8 bits就被安排在2050的前8bits，所以AO0的讀值是0000 1001 0101 1111，換算成10進位為2399；AO1使用了Modbus位址2050，由0x08開始之後的16 bits，同樣AO1最後8bits的數值也因為資料空間不足被安排在2051的前8bits，所以AO1的讀值是0000 1101 1011 1100，換算成10進位為3516。
這樣的狀況可能會造成SCADA或其他程式在讀取數值時，顯示出錯誤的數值；所以在安排模組的時候，可以將資料長度16 bits的模組安排在前面，或者將非16 bits的模組，依照各自的資料長度補滿至16 bits的倍數後，再安排16 bits的模組。
在Modbus位址的排序上，因為模組式I/O無法預測使用者會使用多少模組，所以Modbus位址會依照使用者使用的模組的數量與通道數而改變；原則上Modbus位址的排序都會有固定的邏輯，例如銜接上一塊模組的位址繼續往下排，或者每塊模組固定占用多少個Modbus位址等方式。
Environment
可能因為ioLogik 4000系列是早期的I/O設備，並沒有針對這部分的設定做一些user-friendly調整，導致某些模組的組合，會造成Modbus位址讀取到的數值與I/O數值不相符的問題，須要透過特別的計算方式，或者改變模組的組合方式，才可以讓該Modbus位址直接讀取I/O數值；測試中以ioLogik NA-4020為例，並依序銜接下列四塊模組：- M-2801，8 DOs，24 VDC，0.5 A，source type
- M-1801，8 DIs，24 VDC，source type
- M-3411(已停產，今以M-3810取代)，4 AIs，0 to 10V，14-bit
- M-4210(已停產，今以M-4410取代)，2 AOs，0 to 10 V，12-bit
Test
透過ioAdmin Configuration Utility連線NA-4020後，確認正確抓取到四塊模組的資訊，並且以Export System Configuration匯出設定檔，將設定檔開啟後可在檔案的最後方看到所有模組的Modbus位址，其中會發現第一片DO模組與第四片AO模組第一個通道都使用了0x0800的Modbus位址，但DI與AI模組卻沒有相似的狀況產生。同時也測試AO輸出的最大RAW值為4095，二進位為1111 1111 1111，使用12 bits，與手冊上說明的相同，而上圖的設定檔中，AO的I/O Data Length是16(0x10) bits，所以實際上AO每個通道所佔用的位址應該要以16 bits計算；綜合上述的資訊來解讀設定檔的內容，DO使用了Modbus位址0x0800的0x00到0x07共8 bits，代表了DO0到DO7，AO0使用了Modbus位址0x0800的0x08之後的16 bits，AO1使用了Modbus位址0x0801的0x08之後的16 bits。
理解設定檔的內容後，接著便是觀察實際透過Modbus讀取時的狀況，同樣利用ioAdmin Configuration Utility對AO兩個通道產生不同的輸出測試的電壓，方便觀察時辨識；AO0為5.86VDC，RAW值為2399，AO1為8.58VDC，RAW值為3516。
Result
設定完成後改以ModScan讀取NA-4020的數值，Modbus位址為2049(0x0800轉換為10進位為2048，又ioLogik位址編號由0開始，ModScan由1開始，所以偏移1個位址由2049開始讀取)，以二進位顯示得到下圖的結果。根據設定檔中得到的資訊，DO使用了Modbus位址2049的0x00到0x07共8 bits，所以2049的前8 bits是DO的讀值，也就是0000 0000(DO0在最右，DO7在最左)；AO0同樣使用了Modbus位址2049，位址是由0x08開始之後的16 bits，但在Modbus協定中，Function Code 0x03每個Register的資料長度為一個Word(16 bits)，因此2049只能放下AO0的前8 bits，多出來的8 bits就被安排在2050的前8bits，所以AO0的讀值是0000 1001 0101 1111，換算成10進位為2399；AO1使用了Modbus位址2050，由0x08開始之後的16 bits，同樣AO1最後8bits的數值也因為資料空間不足被安排在2051的前8bits，所以AO1的讀值是0000 1101 1011 1100，換算成10進位為3516。
這樣的狀況可能會造成SCADA或其他程式在讀取數值時，顯示出錯誤的數值；所以在安排模組的時候，可以將資料長度16 bits的模組安排在前面，或者將非16 bits的模組，依照各自的資料長度補滿至16 bits的倍數後，再安排16 bits的模組。
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