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乖乖的生姜  ·  对象存储 - 文档中心·  1 年前    · 
link之家  ›  C# MODBUS TCP的学习及Master的实现_master.readholdingregisters
tcp 通信 状态寄存器 通用寄存器
https://blog.csdn.net/ba_wang_mao/article/details/107711888
胆小的青椒
1 年前

Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准（De facto），并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。所以这也是我们工控领域软件开发的所必懂的通讯协议,我也是初次学习,先贴上我的学习笔记.

一 、协议概述

1、Modbus协议是应用于控制器上的一种通用语言，实现控制器之间,控制器通过网络和其他设备之间的通信，支持传统RS232/RS422/RS485和以太网设备，它已经成为一种通用的工业标准，有了它不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中控制，此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构。

2、如果按照国际 ISO/OSI 的 7 层网络模型来说，标准 MODBUS 协议定义了通信物理层、链路层及应用层；

物理层：定义了基于 RS232 和 RS485 的异步串行通信规范；

链路层：规定了基于站号识别、主 / 从方式的介质访问控制；

应用层：规定了信息规范（或报文格式）及通信服务功能；

二、协议要点

1、MODBUS 是主 / 从通信协议。主站主动发送报文 , 只有与主站发送报文中呼叫地址相同的从站才向主站发送回答报文。

2、报文以 0 地址发送时为广播模式，无需从站应答，可作为广播报文发送，包括：

①修改线圈状态；

②修改寄存器内容；

③强置多线圈；

④预置多寄存器；

⑤询问诊断；

3、MODBUS 规定了 2 种字符传输模式： ASCII 模式、 RTU （二进制）模式；两种传输模式不能混用；

4、传输错误校验

传输错误校验有奇偶校验、冗余校验检验。

当校验出错时，报文处理停止，从机不再继续通信，不对此报文产生应答；

通信错误一旦发生，报文便被视为不可靠； MODBUS 主机在一定时间过后仍未收到从站应答，即作出“通信错误已发生”的判断。

5、报文级（字符级）采用 CRC-16 （循环冗余错误校验）

6、MODBUS 报文 RTU 格式

三、异常应答

1、从机接收到的主机报文，没有传输错误，但从机无法正确执行主机命令或无法作出正确应答，从机将以“异常应答”回答之。

2、异常应答报文格式

例：主机发请求报文，功能码 01 ：读 1 个 04A1 线圈值

由于从机最高线圈地址为 0400 ，则 04A1 超地址上限，从机作出异常应答如下（注意：功能码最高位置 1 ）：

3、异常应答码

四、寄存器和功能码

modbus的功能码很多,且不同功能码对应的报文也不一致,后续博客我会借用开源库实现一个modbus master 测试功能码 解析报文，下边我用表格总结一下寄存器,功能码,报文格式

(1)、报文中的所有字节均为16进制

(2)、由上图我们总结出不同的功能码的报文(无论询问报文还是响应报文)前8个字节都是一致的 都是2字节消息号+2字节ModBus标识+2字节长度+1字节站号+1字节功能码 后边根据功能码不同而不同

(3)、报文中,指定线圈通断标志  FF00 置线圈为ON  0000置线圈为OFF

五、具体实现

接下来我们使用 开源库NModbus库 ,来 实现一个Modbus master。

创建工程,从NuGet管理器安装NModbusu

先简单介绍一下NModbus中的几个重要方法

接下来做具体实现代码： 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using NModbus;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
namespace ModbusTcp
    public partial class Form1 : Form
        private static ModbusFactory modbusFactory;
        private static IModbusMaster master;
        //写线圈或写寄存器数组
        bool[] coilsBuffer;
        ushort[] registerBuffer;
        //功能码
        string functionCode;
        //参数(分别为站号,起始地址,长度)
        byte slaveAddress;
        ushort startAddress;
        ushort numberOfPoints;
        public Form1()
            InitializeComponent();
        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
            //初始化modbusmaster
            modbusFactory = new ModbusFactory();
            //在本地测试 所以使用回环地址,modbus协议规定端口号 502
            master = modbusFactory.CreateMaster(new TcpClient("127.0.0.1", 502));
            //设置读取超时时间
            master.Transport.ReadTimeout = 2000;
            master.Transport.Retries = 2000;
            groupBox1.Enabled = false;
            groupBox2.Enabled = false;
        /// <summary>
        /// 读/写
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
            ExecuteFunction();
        private async void ExecuteFunction()
                //重新实例化是为了 modbus slave更换连接时不报错
                master = modbusFactory.CreateMaster(new TcpClient("127.0.0.1", 502));
                if (functionCode != null)
                    switch (functionCode)
                        case "01 Read Coils"://读取单个线圈
                            SetReadParameters();
                            coilsBuffer = master.ReadCoils(slaveAddress, startAddress, numberOfPoints);
                            for (int i = 0; i < coilsBuffer.Length; i++)
                                SetMsg(coilsBuffer[i] + "");
                            break;
                        case "02 Read DisCrete Inputs"://读取输入线圈/离散量线圈
                            SetReadParameters();
                            coilsBuffer = master.ReadInputs(slaveAddress, startAddress, numberOfPoints);
                            for (int i = 0; i < coilsBuffer.Length; i++)
                                SetMsg(coilsBuffer[i] + "");
                            break;
                        case "03 Read Holding Registers"://读取保持寄存器
                            SetReadParameters();
                            registerBuffer = master.ReadHoldingRegisters(slaveAddress, startAddress, numberOfPoints);
                            for (int i = 0; i < registerBuffer.Length; i++)
                                SetMsg(registerBuffer[i] + "");
                            break;
                        case "04 Read Input Registers"://读取输入寄存器
                            SetReadParameters();
                            registerBuffer = master.ReadInputRegisters(slaveAddress, startAddress, numberOfPoints);
                            for (int i = 0; i < registerBuffer.Length; i++)
                                SetMsg(registerBuffer[i] + "");
                            break;
                        case "05 Write Single Coil"://写单个线圈
                            SetWriteParametes();
                            await master.WriteSingleCoilAsync(slaveAddress, startAddress, coilsBuffer[0]);
                            break;
                        case "06 Write Single Registers"://写单个输入线圈/离散量线圈
                            SetWriteParametes();
                            await master.WriteSingleRegisterAsync(slaveAddress, startAddress, registerBuffer[0]);
                            break;
                        case "0F Write Multiple Coils"://写一组线圈
                            SetWriteParametes();
                            await master.WriteMultipleCoilsAsync(slaveAddress, startAddress, coilsBuffer);
                            break;
                        case "10 Write Multiple Registers"://写一组保持寄存器
                            SetWriteParametes();
                            await master.WriteMultipleRegistersAsync(slaveAddress, startAddress, registerBuffer);
                            break;
                        default:
                            break;
                    MessageBox.Show("请选择功能码!");
               master.Dispose();
            catch (Exception ex)
                MessageBox.Show(ex.Message);
        private void comboBox1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e)
            if (comboBox1.SelectedIndex >= 4)
                groupBox2.Enabled = true;
                groupBox1.Enabled = false;
                groupBox1.Enabled = true;
                groupBox2.Enabled = false;
            comboBox1.Invoke(new Action(() => { functionCode = comboBox1.SelectedItem.ToString(); }));
        /// <summary>
        /// 初始化读参数
        /// </summary>
        private void SetReadParameters()
            if (txt_startAddr1.Text == "" || txt_slave1.Text == "" || txt_length.Text == "")
                MessageBox.Show("请填写读参数!");
                slaveAddress = byte.Parse(txt_slave1.Text);
                startAddress = ushort.Parse(txt_startAddr1.Text);
                numberOfPoints = ushort.Parse(txt_length.Text);
        /// <summary>
        /// 初始化写参数
        /// </summary>
        private void SetWriteParametes()
            if (txt_startAddr2.Text == "" || txt_slave2.Text == "" || txt_data.Text == "")
                MessageBox.Show("请填写写参数!");
                slaveAddress = byte.Parse(txt_slave2.Text);
                startAddress = ushort.Parse(txt_startAddr2.Text);
                //判断是否写线圈
                if (comboBox1.SelectedIndex == 4 || comboBox1.SelectedIndex == 6)
                    string[] strarr = txt_data.Text.Split(' ');
                    coilsBuffer = new bool[strarr.Length];
                    //转化为bool数组
                    for (int i = 0; i < strarr.Length; i++)
                        // strarr[i] == "0" ? coilsBuffer[i] = true : coilsBuffer[i] = false;
                        if (strarr[i] == "0")
                            coilsBuffer[i] = false;
                            coilsBuffer[i] = true;
                    //转化ushort数组
                    string[] strarr = txt_data.Text.Split(' ');
                    registerBuffer = new ushort[strarr.Length];
                    for (int i = 0; i < strarr.Length; i++)
                        registerBuffer[i] = ushort.Parse(strarr[i]);
        /// <summary>
        /// 清除文本
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
            richTextBox1.Clear();
        /// <summary>
        /// SetMessage
        /// </summary>
        /// <param name="msg"></param>
        public void SetMsg(string msg)
            richTextBox1.Invoke(new Action(() => { richTextBox1.AppendText(msg + "\r\n"); }));

六 、功能测试及报文解析
 

这里功能测试我们需要借助测试工具  Modbus Slave(Modbus从站客户端)
 

链接：https://pan.baidu.com/s/1Z3bET3l_2a4e6cu_p250tg    提取码：hq1r
 

简单说明一下,这里我实现了常用的几个功能码
 
 
0x01 读一组线圈
 
 
0x02 读一组输入线圈/离散量线圈
 
 
0x03 读一组保持寄存器
 
 
0x04 读一组输入寄存器
 
 
0x05 写单个线圈
 
 
0x06 写单个保持寄存器
 
 
0x0F 写多个线圈
 
 
0x10 写多个保持寄存器
 

简单说一下Modbus Slave 的操作
 

打开连接,建立连接,选择连接方式为Tcp/Ip 设置 Ip和端口号
 

选择线圈或寄存器
 

点击Setup->Slave Definition,这里的Function我们需要读/写什么线圈或寄存器就对应选择
 

测试1 功能码0x01
 

这里我们所有的测试从站都使用站号1 起始地址0 长度10
 

功能码0x01 读取线圈 Modbus Slave的Function选择01 Coil Status(0x)
 

测试结果:
 

点击Display->Communication 可以截取报文,我也不知道为什么他报文字体那么小(绝望ing)
 

000000-Rx:00 01 00 00 00 06 01 01 00 00 00 05
000001-Tx:00 01 00 00 00 04 01 01 01 06
 

测试2  功能码0x10
 

功能码0x10 写入一组数据到保持寄存器  Modbus Slave的Function选择03 Holding Register(4x) (说明一下 线圈和保持寄存器才有写操作)
 

000070-Rx:00 01 00 00 00 11 01 10 00 00 00 05 0A 00 0C 00 22 00 38 00 4E 00 5A
000071-Tx:00 01 00 00 00 06 01 10 00 00 00 05
 

上文测试了一个读操作和一个写操作,其他功能码的测试与上文一致,有兴趣的可以自行测试,
 

下一篇博客我要针对不同的功能码做对应的报文解析
 

程序源码:
 

链接：https://pan.baidu.com/s/1mPAhRixLbsDb7h2ePENTRA
 提取码：b5w6
 

以上都为我自己学习总结并实现,有错误之处,希望大家不吝赐教,感谢(抱拳)!
 

https://www.cnblogs.com/pandefu/p/10824331.html
 

作者： Peter.Pan
 

出处： https://www.cnblogs.com/pandefu/>
 

邮箱： defu_pan@163.com
 

关于作者：.Net，WindowsForm，工控软件，Modbus，OPC/Tcp/Ip，串口通讯
 

本文版权归作者和博客园共有，欢迎转载，但未经作者同意必须保留此段声明，且在文章页面明显位置给出 原文链接,否则保留追究法律责任的权利。 如有问题， 可邮件咨询。

                        原文链接：https://www.cnblogs.com/pandefu/p/10824331.html
                                    在上述示例中，我们创建一个SerialPort对象，并配置其参数以匹配Modbus主站的通信设置。在上述示例中，我们首先创建一个SerialPort对象，并配置其参数以匹配Modbus从设备的通信设置。最后，我们使用ReadHoldingRegisters方法从从设备的保持寄存器中读取数据，并对读取到的数据进行处理。如果你对Modbus协议的更深入了解感兴趣，可以进一步研究Modus协议的更深入了解感兴趣，可以进一步研究Modbus协议规范和相关资料。选择适合你项目需求的库，并将其添加到你的C#项目中。
                                    因为项目要用到连接传感器的业务需求，所以学习了这几种协议，并记录下来，下面所有的代码，我都使用过，并且能够拿取数据。(下面是我参考网上代码做的学习测试总结)
MODBUS-RTU
1、Modbus Slave连接串口
一、简单说一下：
（1）、Modbus Slave是模拟传感器，连接串口的，相当于模拟的传感器
（2）、Configure Virtual Serial Port Driver这个软件是，开启串口的软件，可以在电脑开模拟串口
二、Modbus Slave以 Serial...
                                    建议先大致了解c# Socket通讯，之后再学习modbusTCP协议ModbusTCP 协议概念：1996年公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议。Modbus协议是一项应用层报文传输协议,包括三种报文类型。TCP 协议 知道格式就完事了，主要是格式里面的数据。
                                    Modbus由MODICON公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准。1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议：ModbusTCP。Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口，采用master/slave方式通信。
ModbusTCP的数据帧可分为两部分：MBAP+PDU。
MBAP为报文头，长度为7字节，组成如下：事务处理标识+协议标识+长度+单元标识
                                    c#引用EasyModbusTcp包于ModbusSlave进行通信，包含01线圈读取，02离散读取和03保持寄存器写入，其他功能可以自行用创建的对象调用相应的方法，这里只展示几种。
资源名：C#ModbusTCP客户端程序源码.zip
资源类型：程序源代码
源码说明： C#ModbusTCP客户端，配合PLC测试OK，绝对可以用ModbusTCP客户端，下载绝对不吃亏，C#源代码！
适合人群：新手及有一定经验的开发人员
 
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