PT100 温度监控：Modbus RTU/TCP 接入 InfluxDB v3
本示例演示如何通过 ME31-XDXX0400 四通道采集模块对高精度 PT100 传感器进行温度监控。数据管道同时支持 Modbus RTU 和 Modbus TCP 两种传输层，内置指数移动平均（EMA）滤波以消除噪声，并将遥测数据定期写入 InfluxDB v3。
本示例实现的功能
- 双传输层支持：通过一个标志变量即可在 RS485（Modbus RTU）与以太网（Modbus TCP）之间切换。
- 1Hz 轮询：每 1000ms 向通道 1 请求一次整型温度数据。
- EMA 滤波：对 PT100 读数应用指数移动平均（ALPHA = 0.2），平滑温度波动。
- InfluxDB v3 集成：每 10 秒使用 InfluxDB Line Protocol 批量写入滤波后的温度数据。
- 启动自检：脚本初始化时自动查询设备固件版本。
- 故障检测：当传感器返回断线状态（-99.9 °C）时记录告警日志。
端到端数据流
设备与线路协议
ME31-XDXX0400 是一款四通道 PT100 采集模块，可作为 Modbus 从站（RTU）或 Modbus 服务器（TCP）运行。
- 物理层：RS485（9600 8N1）和 RJ45 以太网（10/100M）。
- 缩放规则：温度值以 16 位有符号整数存储，
物理值 = 寄存器值 × 0.1。 - 错误标识：特殊值
0xFC19（-999）表示传感器断线。
下表列出了本示例用到的主要 Modbus 寄存器。
| 地址 | 寄存器名称 | 访问类型 | 缩放系数 | 单位 | 描述 |
|---|---|---|---|---|---|
0x0190 | CH1_TEMP_INT | 输入寄存器（04） | 0.1 | °C | 通道 1 整型温度 |
0x07DC | FW_VERSION | 保持寄存器（03） | 1 | — | 固件版本号 |
0x2328 | CH1_OFFSET | 保持寄存器（03） | 0.1 | °C | 通道 1 校准偏移量 |
CycBox 配置
引擎配置了两个并发连接，Lua 脚本通过标志变量选择激活路径。
连接索引映射
| connection_id | 传输层 | 编解码器 | 目标/端口 |
|---|---|---|---|
| 0 | 串口 | Modbus RTU | /dev/ttyUSB0（9600 8N1） |
| 1 | TCP 客户端 | Modbus TCP | 192.168.7.7:502 |
配置 JSON
[
{
"app": {
"app_transport": "serial_port_transport",
"app_codec": "modbus_rtu_codec",
"app_transformer": "disable_transformer",
"app_encoding": "UTF-8"
},
"modbus_rtu_codec": {
"with_receive_timeout": 20
},
"serial_port_transport": {
"serial_port_transport_data_bits": 8,
"serial_port_transport_port": "/dev/ttyUSB0",
"serial_port_transport_parity": "none",
"serial_port_transport_baud_rate": 9600,
"serial_port_transport_stop_bits": "1",
"serial_port_transport_flow_control": "none"
}
},
{
"app": {
"app_transport": "tcp_client_transport",
"app_codec": "modbus_tcp_codec",
"app_transformer": "disable_transformer",
"app_encoding": "UTF-8"
},
"tcp_client_transport": {
"tcp_client_transport_timeout": 5000,
"tcp_client_transport_keepalive": true,
"tcp_client_transport_nodelay": true,
"tcp_client_transport_port": 502,
"tcp_client_transport_host": "192.168.7.7"
},
"modbus_tcp_codec": {
"unit_id": 2
}
}
]
Lua 管道详解
以下脚本管理轮询生命周期和数据处理。它使用 on_timer 回调维持稳定的采样率，不受下游延迟影响。
-- ME31-XDXX0400 PT100 温度监控
-- 支持 Modbus RTU（串口）和 Modbus TCP，通过标志变量切换。
-- 每 1 秒轮询一次通道 1 温度，应用指数移动平均（EMA）滤波，
-- 每 10 秒将滤波数据写入 InfluxDB。启动时一次性读取设备信息。
--
-- 设备：ME31-XDXX0400 四通道 PT100 模块
-- 协议：Modbus RTU（波特率 9600 8N1）或 Modbus TCP
-- Modbus 地址：从站 1（RTU），单元 2（TCP，由配置决定）
--
-- 寄存器映射：
-- 0x0190 CH1_TEMP_INT 输入寄存器 温度整数值（×0.1 °C），0xFC19（-999）= 断线
-- 0x07DC FW_VERSION 保持寄存器 固件版本
local CONNECTION_MODE = "RTU" -- 改为 "TCP" 以使用 Modbus TCP
local CONN_ID = (CONNECTION_MODE == "TCP") and 1 or 0
local SLAVE_ADDR = 1
local TCP_UNIT_ID = 2
local POLL_MS = 1000
local INFLUX_INTERVAL_MS = 10000
local ALPHA = 0.2 -- EMA 平滑系数
local last_poll_ms = 0
local last_influx_ms = 0
local filtered_temp = nil
local INFLUX_URL = get_env("INFLUX_URL") or "http://localhost:8181"
local INFLUX_TOKEN = get_env("INFLUX_TOKEN") or "<REDACTED>"
local INFLUX_DB = "cycbox"
function on_start()
log("info", "启动 ME31-XDXX0400 监控。模式：" .. CONNECTION_MODE)
-- 启动时读取固件版本
if CONNECTION_MODE == "TCP" then
modbus_tcp_read_holding_registers(0x07DC, 1, 100, CONN_ID)
else
modbus_rtu_read_holding_registers(SLAVE_ADDR, 0x07DC, 1, 100, CONN_ID)
end
end
function on_timer(now_ms)
-- 轮询通道 1 温度
if now_ms - last_poll_ms >= POLL_MS then
if CONNECTION_MODE == "TCP" then
modbus_tcp_read_input_registers(0x0190, 1, 0, CONN_ID)
else
modbus_rtu_read_input_registers(SLAVE_ADDR, 0x0190, 1, 0, CONN_ID)
end
last_poll_ms = now_ms
end
-- 定期写入 InfluxDB
if now_ms - last_influx_ms >= INFLUX_INTERVAL_MS then
if filtered_temp ~= nil then
local line_data = string.format("me31_temp,channel=1 temperature=%.2f", filtered_temp)
influxdb_write_v3_async(INFLUX_URL, INFLUX_TOKEN, INFLUX_DB, line_data, "auto", true, false)
end
last_influx_ms = now_ms
end
end
function on_receive()
-- 仅处理来自激活连接的消息
if message.connection_id ~= CONN_ID then return false end
local modified = false
-- 检查固件版本
local fw_key = (CONNECTION_MODE == "TCP") and string.format("modbus_tcp_%d:holding_07DC", TCP_UNIT_ID)
or string.format("modbus_rtu_%d:holding_07DC", SLAVE_ADDR)
local fw_ver = message:get_value(fw_key)
if fw_ver then
message:add_int_value("Firmware_Version", fw_ver)
modified = true
end
-- 检查通道 1 温度
local temp_key = (CONNECTION_MODE == "TCP") and string.format("modbus_tcp_%d:input_0190", TCP_UNIT_ID)
or string.format("modbus_rtu_%d:input_0190", SLAVE_ADDR)
local raw_temp = message:get_value(temp_key)
if raw_temp then
-- uint16 转 int16（二进制补码）
if raw_temp > 32767 then
raw_temp = raw_temp - 65536
end
if raw_temp == -999 then
log("warn", "通道 1 传感器断线")
else
local temp_c = raw_temp * 0.1
-- 应用 EMA 平滑滤波
if filtered_temp == nil then
filtered_temp = temp_c
else
filtered_temp = ALPHA * temp_c + (1 - ALPHA) * filtered_temp
end
message:add_float_value("CH1_Temperature_Filtered", filtered_temp)
message:add_float_value("CH1_Temperature_Raw", temp_c)
modified = true
end
end
return modified
end
回调逻辑说明
on_start：发起一次对寄存器0x07DC（固件版本）的读取请求。on_timer：管理两个独立的循环。第一个每 1 秒触发一次 Modbus 读取；第二个每 10 秒将累积的滤波值写入 InfluxDB。on_receive：负责数据解析，处理负温度的二进制补码转换，将整数原始值乘以 0.1 进行缩放，并按公式EMA_now = (ALPHA × Value) + ((1 - ALPHA) × EMA_prior)计算 EMA。
下游服务契约
InfluxDB v3
数据通过 InfluxDB v3 write_async API 以 Line Protocol 格式写入。
- Measurement：
me31_temp - Tags：
channel=1 - Fields：
temperature（浮点型） - 精度：Auto
Line Protocol 示例：
me31_temp,channel=1 temperature=24.52
运维注意事项
- 环境变量：脚本需要在 CycBox 环境中配置
INFLUX_URL和INFLUX_TOKEN。 - 滤波响应速度：
ALPHA = 0.2提供中等平滑效果。增大 ALPHA 趋近1.0时滤波减弱（响应更快但噪声更多）；减小 ALPHA 趋近0.0时滤波增强（更平滑但响应更慢）。 - 地址冲突：Lua 脚本默认从站 ID 为 1，而手动输入模板可能配置为从站 ID 2。请确保脚本中的
SLAVE_ADDR（RTU）和TCP_UNIT_ID（TCP）与设备拨码开关设置一致。
常见问题与建议
- 2 线 PT100 接线：使用 2 线传感器时，必须按照厂商说明将
CHx-和COM x端子短接，否则模块会报告传感器断线。 - TCP 超时：Modbus TCP 编解码器配置了 5000ms 超时。网络拥塞时
on_receive回调可能触发不及时，导致 InfluxDB 写入延迟。 - 密钥安全：若需共享配置，切勿将
INFLUX_TOKEN硬编码在脚本中。请始终使用get_env函数从引擎的安全环境存储中读取密钥。