Grok 3にModbusとLoRaWANセンサー連携を質問してみました！

テクニカルTips
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最新のGrok 3 先生にも下記質問を尋ねてみました。

Dragino MS48-LRを使い ModbusとLoRaWANセンサーを連携されるノウハウを教えてください？

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Dragino MS48-LRは、LoRaWANとModbusを連携させるためのオープンソースのゲートウェイデバイスです。このデバイスを使うことで、LoRaWANネットワークを介してデータを収集し、それをModbusネットワークに統合することが可能になります。以下に、その仕組みや設定のポイントを分かりやすく説明します。

1. MS48-LRの概要

MS48-LRは、LoRaWANプロトコルに完全に準拠したゲートウェイで、内部にLoRaWANサーバー（ChirpStack）とIoTサーバー（Node-RED）を搭載しています。これにより、LoRaWANデバイス（センサーなど）から収集したデータをModbusネットワークにブリッジする役割を果たします。主な特徴は以下の通りです：

  • LoRaWAN対応: 長距離・低データレートの通信が可能。
  • Modbus対応: RS485-RTUスレーブとして動作し、Modbus機能コード03（レジスタ読み取り）をサポート。
  • 接続オプション: WiFi、イーサネット、オプションで4Gモジュールを使用可能。
  • リモート管理: Web GUIやSSH経由で設定・管理が可能。

2. ModbusとLoRaWANの連携の仕組み

MS48-LRを使った連携では、LoRaWANデバイスからのデータをModbusレジスタに変換し、PLC（プログラマブルロジックコントローラ）などのModbus対応機器で読み取れるようにします。プロセスは以下のステップで進行します：

(1) LoRaWANデバイスの接続

  • LoRaWANセンサー（例: 温度センサー、湿度センサーなど）がデータを送信。
  • MS48-LRがこれを受信し、内部のLoRaWANサーバー（ChirpStack）で処理。
  • 各デバイスには固有のDevice EUIが割り当てられ、これを基にデータが識別されます。

(2) データ変換

  • 受信したLoRaWANデータ（アップリンクデータ）を、MS48-LRがModbusレジスタに書き込む。
  • 例えば、センサーのデータが「温度: 25°C」であれば、これを特定のModbusレジスタ（例: 0xABCD）に格納。
  • レジスタの開始位置や長さはユーザーが設定可能。

(3) Modbusネットワークへの配信

  • MS48-LRはModbus RS485-RTUスレーブとして動作。
  • PLCや他のModbusマスター機器が、MS48-LRのレジスタを読み取ることでLoRaWANデータを取得。

3. 設定手順の例

具体的な設定手順を以下に示します（詳細はDraginoの公式Wikiやマニュアルを参照してください）。

(1) 初期設定

  • MS48-LRを電源に接続し、イーサネットまたはWiFiでネットワークに接続。
  • デフォルトIP（例: 10.130.1.1）にアクセスし、Web GUIでログイン。

(2) LoRaWANサーバーの設定

  • 内部のChirpStackにアクセス。
  • 「Device Profiles」と「Application」を追加し、LoRaWANデバイスのDevice EUI、Join EUI、APPKEYを登録。

(3) Modbus設定

  • MS48-LRのModbusスレーブ機能を有効化。
  • 例えば、センサーデータを書き込むレジスタの開始アドレスを「0xABCD」、長さを「14レジスタ」に設定。
  • これにより、LoRaWANアップリンクデータが指定レジスタにマッピングされます。

(4) PLCとの接続

  • RS485ケーブルでMS48-LRとPLCを接続。
  • PLC側でModbusポーリングを設定し、レジスタ0xABCDからデータを読み取る。

4. 実用例

  • スマート農業: 土壌水分センサー（LoRaWAN）をMS48-LRで受信し、Modbus経由で灌漑システムのPLCにデータを送信。
  • 工場自動化: 温度や圧力データをLoRaWANで収集し、既存のModbusベースの制御システムに統合。

5. 注意点

  • 地域の周波数帯: LoRaWANは国ごとに異なる周波数帯を使用します（例: EU868、US915）。MS48-LRはこれをプリセットしていますが、必要に応じてカスタマイズ可能。
  • データサイズ: Modbusレジスタは16ビット単位なので、LoRaWANデータのサイズや形式を調整する必要があります。
  • ネットワーク接続: 安定した通信のために、イーサネットやWiFiの設定を適切に行う。

6. トラブルシューティングのコツ

＊LoRaWAN通信が失敗する場合

  • 周波数帯が地域設定と一致しているか確認（例: 日本ならAS923）。

  • センサーのJoinが成功しているかChirpStackの「Device」ページで確認。

＊Modbusデータが読めない場合

  • RS485の配線（A/B）を逆にしていないかチェック。

  • PLCのModbus設定（ボーレート、パリティ、スレーブID）がMS48-LRと一致しているか確認。

  • データが変?

  • ペイロードデコードミスが原因の可能性大。生データをログで確認しデコードロジックを見直す。

  • テストツールModbus Poll（PCソフト）を使い、MS48-LRのレジスタ値を確認。

7. さらに詳しく知りたい場合

Draginoの公式サイト（wiki.dragino.com）には、MS48-LRの詳細なマニュアルやチュートリアルがあります。特に「LoRaWAN to Modbus」のセクションに具体的な設定例が記載されているので、そちらを参照すると実践的な理解が深まります。