Abstract
As a serial communications protocol, Modbus has become a practically standard communication protocol and is now a commonly available means of connecting industrial electronic devices. Therefore, all devices can be connected using the Modbus protocol with the measurement and remote control on ships, buildings, trains, airplanes and more. The existing Modbus that has been used is based on serial communication. Modbus TCP uses Ethernet communication based on TCP / IP which is the most widely used Internet protocol today; so, it is faster than serial communication and can be connected to the Internet of Things. In this paper, we designed an algorithm to control LED lighting in a wireless Wi-Fi environment using the Modbus TCP communication protocol, and designed and implemented a LED controller circuit that can check external environmental factors and control remotely through the integrated management system of a ship. Temperature, humidity, current and illuminance values, which are external environmental factors, are received by the controller through the sensors, and these values are communicated to the ship's integrated management system via the Modbus protocol. The Modbus can be connected to Master devices via TCP communication to monitor temperature, humidity, current, illuminance status and LED output values, and also users can change the RGB value remotely in order to change to the desired color. In addition, in order to confirm the implementation of the controller, we developed a simulated ship management system to monitor the temperature, humidity, current and illumination conditions, and change the LED color of the controller by changing the RGB value remotely.
Modbus는 각종 자동화 장비 감시 및 제어에 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 자발적 산업표준 통신 프로토콜이다. 그러므로 선박, 빌딩, 기차, 비행기 등 Modbus를 이용하는 모든 장비들과 연결이 가능하여 환경변수의 측정 및 원격제어가 가능하게 된다. 기존의 Modbus는 Serial 통신을 기반으로 사용되어 왔으며, Modbus TCP는 오늘날 인터넷 프로토콜로 가장 많이 쓰이는 TCP/IP를 기반인 Ethernet 통신을 이용하므로 Serial 통신에 비해 빠르고 사물인터넷(Internet of Things) 환경에 연결이 가능하다. 본 논문에서는 Modbus TCP 통신 프로토콜을 이용하여 무선 Wi-Fi 환경에서 LED 조명을 제어하기 위한 알고리즘을 설계하고, 선박의 통합관리 시스템에서 외부 환경요인 확인 및 원격제어가 가능한 LED 제어기 회로를 설계 및 구현 하였다. 외부 환경요소인 온도, 습도, 전류, 조도 값들은 센서를 통해 제어기로 받아들이며 이 값들은 Modbus 프로토콜을 통해 선박의 통합관리 시스템에 알리게 된다. Modbus는 TCP 통신으로 Master 기기와 연결 되어 온도, 습도, 전류, 조도 상태 모니터링 및 LED 출력 값 확인이 가능하고 또한 사용자가 원격으로 RGB 값을 변경할 수 있기 때문에 원하는 색으로 변경이 가능하게 된다. 제작한 제어기의 구현 확인을 위해 모의 선박 관리 시스템을 만들어 온도, 습도, 전류, 조도 상태를 모니터링 하고, 원격으로 RGB 값을 변경 하여 제어기의 LED 조명색상이 변화 되는 것을 확인 하였다.