基于Modbus TCPIP通信的实现.docx

基于ModbusTCPIP通信的实现
ModbusTCP/IP是一种常见的工业通信协议，它基于TCP/IP协议栈，实现数据在不同设备和工业控制系统之间的传输。ModbusTCP/IP的概念起源于20世纪60年代的Modbus，但ModbusTCP/IP比原始协议更加高效、可靠。本文将介绍ModbusTCPIP通信的实现。
1.ModbusTCP/IP协议基础
ModbusTCP/IP协议基于TCP/IP协议栈，在TCP/IP协议栈之上添加了Modbus协议规范。它主要提供两种服务：ModbusTCP/IP服务器和ModbusTCP/IP客户端。其中，ModbusTCP/IP服务器通常嵌入在设备或控制器中，而ModbusTCP/IP客户端通常是位于监控设备或上位机中。ModbusTCP/IP协议支持多个客户端连接到同一个服务器，且支持多种功能码。
2.ModbusTCP/IP通信建立
ModbusTCP/IP通信建立需要以下步骤：
首先，客户端发送一个TCP连接请求到服务器。服务器返回一个确认请求给客户端。
其次，客户端发送一个Modbus请求到服务器。所有Modbus在TCP上的请求都被视为TCP数据包。
第三步，服务器接收到请求，解析请求内容并返回数据给客户端。
最后，客户端解析并处理数据，并根据需要发送更多的请求给服务器。
3.实现ModbusTCP/IP通信的代码示例
-TCP连接
在Python中，可以使用socket模块来实现建立TCP连接。下面是一个示例：
importsocket
TCP_IP='192.168.0.1'
TCP_PORT=502
BUFFER_SIZE=1024
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.connect((TCP_IP,TCP_PORT))
-Modbus请求
下面是一个Python函数来组织并发送Modbus请求：
defmodbus_tcp_request(function_code,start_address,register_count):
transaction_id=0x1234
protocol_id=0x0000#ModbusTCP/IP协议标识
length=0x0006+register_count*2#0x0006(头信息)+寄存器数量*2(btyes)
unit_id=0x01#设备ID
#请求消息格式：事务ID、协议标识、长度、设备ID、功能码、起始地址、数量
msg=struct.pack('>HHHBBHH',transaction_id,protocol_id,length,unit_id,function_code,start_address,register_count)
s.send(msg)
-Modbus响应
下面是一个Python函数来接收并解析Modbus响应：
defmodbus_tcp_response():
data=s.recv(BUFFER_SIZE)
#解析响应消息
transaction_id,protocol_id,length,unit_id,function_code,byte_count=struct.unpack('>HHHBBB',data[:12])
values=struct.unpack('>'+'H'*int(byte_count/2),data[12:])
returnvalues
4.ModbusTCP/IP协议常用功能码
ModbusTCP/IP支持多个功能码，以下是常用的功能码：
-读取线圈状态（01h）：读取缓存线圈，返回布尔型数组；
-读离散输入状态（02h）：读取缓存的离散输入，返回布尔型数组；
-读多个保持寄存器（03h）：读保持寄存器，返回整型数组；
-写单个保持寄存器（06h）：写入单个保持寄存器；
-写多个保持寄存器（16h）：写入多个保持寄存器。
5.结论
ModbusTCP/IP协议帮助实现设备之间的通信，从而实现实时数据采集、命令下达等工作。本文介绍了ModbusTCP/IP协议的基本原理和代码实现，希望能帮助读者对该协议有深入的理解。