Sulautetun IoT-järjestelmän valvonta Raspberry Pillä

IoT-järjestelmissä tulee tieto kuljettaa sekä nopeasti että eheänä perille. Kyseisten vaatimusten pohjalta on kehitetty useita eri tiedonsiirtoprotokollia. Tällaisen protokollan tulee määritellä tiedonsiirtotapahtuman malli ja tiedonrakenne, jotta tietoa voidaan siirtää päätteeltä toiselle säilyttäen tiedon luettavuus. Tässä työssä tutkitaan laajasti automaatiossa ja IoT-järjestelmissä käytettyä Modbus-protokollaa ja sen pohjalta kehitettyä Modbus TCP-protokollaa. Työn tarkoituksena on selvittää Modbus-protokollan toimintaperiaate ja sen pohjalta toteuttaa valvontalaitteisto, joka esittää Modbus-protokollan avulla sulautetusta IoT-järjestelmästä haettua tietoa visuaalisesti. Työ koostuu kahdesta osasta. Teoriaosuudessa käsitellään OSI-mallin, Modbus-protokollan ja Modbus TCP-protokollan perusteet sekä toimintaperiaatteet. Modbus-protokollan yhteydessä käsitellään myös sen vaatimat tietomallit ja muistiosoite referenssien säilyttämiseen liittyvät rajoitteet sekä vaatimukset. Käytännönosuuden alussa esitellään valvottava ympäristö, joka sisältää kaksi erillistä moottoria,niiden taajuusmuuntajat sekä moottorien ohjaukseen käytettyjä osajärjestelmiä. Valvottavasta ympäristöstä käsitellään tarkemmin Vacon 100HVAC taajuusmuuntajat, joiden kanssa Modbus-kommunikointi toteutetaan. Tämän jälkeen käydään läpi valvontalaitteistossa käytetyt komponentit ja niiden yhdistäminen toisiinsa. Lopuksi käydään vielä läpi valvontalaitteiston ohjelmiston UML-diagrammi. Työn tarkoituksena on osoittaa, että Modbus-protokollaa voidaan käyttää IoT-järjestelmässä reaaliaikaisen tiedonvälitykseen. Tämän todistamiseksi valvotaan kahden erillisen moottorin tilaa Modbus-protokollan kautta. Valvonta tapahtuu käyttäen Raspberry Pi piirilevyä ja led-matriisia. Raspberry Pi käyttää Modbus-protokollaa tiedonhakuun ja ohjaa led-matriisia tämän tiedon pohjalta