Android基于modbus TCP/IP的通讯

最近因为项目的需求，需要用到modbus TCP/IP协议，听到这个名字感觉很熟悉，毕竟我们常用的http协议也是基于TCP/IP封装的。带着这种既熟悉又陌生的感觉，开始在网上查找一些资料，发现网上关于这方面的资料不是很多，而且也不是特别全。所以趁现在有时间就整理一下项目中这个模块的指示，方便自己以后查看。

首先我们简单了解一下什么是modbus TCP/IP协议。modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过这个协议，控制器相互之间，控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。modbus本身就是一个通信协议，可以基于串口，也可以基于网口。基于串口的由RTU，基于网口的由TCP，默认端口号502。通常我们把服务器端作为主站，将带有modbus模块的设备作为从站处理。利用modbus从寄存器中读取和写数据。

功能码 名称 作用
01 读取线圈状态 取得一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF)
02 读取输入状态 取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF)
03 读取保持寄存器 在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值
04 读取输入寄存器 在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值
05 强置单线圈 强置一个逻辑线圈的通断状态
06 预置单寄存器 把具体二进值装入一个保持寄存器
07 读取异常状态 取得8个内部线圈的通断状态，这8个线圈的地址由控制器决定
08 回送诊断校验 把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴
09 编程（只用于484） 使主机模拟编程器作用，修改PC从机逻辑
10 控询（只用于484） 可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信，探询该从机是否已完成其操作任务，仅在含有功能码9的报文发送后，本功能码才发送
11 读取事件计数 可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成功，尤其是该命令或其他应答产生通信错误时
12 读取通信事件记录 可是主机检索每台从机的ModBus事务处理通信事件记录。如果某项事务处理完成，记录会给出有关错误
13 编程（184/384 484 584） 可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑
14 探询（184/384 484 584） 可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功能13的报文发送后，本功能码才得发送
15 强置多线圈 强置一串连续逻辑线圈的通断
16 预置多寄存器 把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器
17 报告从机标识 可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态
18 （884和MICRO 84） 可使主机模拟编程功能，修改PC状态逻辑
19 重置通信链路 发生非可修改错误后，是从机复位于已知状态，可重置顺序字节
20 读取通用参数（584L） 显示扩展存储器文件中的数据信息
21 写入通用参数（584L） 把通用参数写入扩展存储文件，或修改之
22～64 保留作扩展功能备用
65～72 保留以备用户功能所用 留作用户功能的扩展编码
73～119 非法功能
120～127 保留 留作内部作用
128～255 保留 用于异常应答

在Android的开发中用到的可能就是读取和写入功能。接下来我们就开始代码开发。

首先我们需要导入相关的jar包，主要有两个modbus4j.jar，serroUtils.jar。

导入了需要的jar包之后，我们就开始和modbus建立联系了。代码如下：

1. import java.util.Date;

2. import com.serotonin.modbus4j.ModbusFactory;

3. import com.serotonin.modbus4j.ModbusMaster;

4. import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusInitException;

5. import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusTransportException;

6. import com.serotonin.modbus4j.ip.IpParameters;

7. import com.serotonin.modbus4j.msg.ModbusRequest;

8. import com.serotonin.modbus4j.msg.ModbusResponse;

9. import com.serotonin.modbus4j.msg.ReadHoldingRegistersRequest;

10. import com.serotonin.modbus4j.msg.WriteRegistersRequest;

11. import com.serotonin.modbus4j.msg.WriteRegistersResponse;

12. import com.serotonin.util.queue.ByteQueue;

13. public class ReadAWriteUtil {

14. public static void modbusWTCP(String ip, int port, int slaveId, int start, short[] values) {

15. ModbusFactory modbusFactory = new ModbusFactory();

16. // 设备ModbusTCP的Ip与端口，如果不设定端口则默认为502

17. IpParameters params = new IpParameters();

18. params.setHost(ip);

19. if (502 != port) {

20. params.setPort(port);

21. }// 设置端口，默认502

22. ModbusMaster tcpMaster = null;

23. // 参数1：IP和端口信息 参数2：保持连接激活

24. tcpMaster = modbusFactory.createTcpMaster(params, true);

25. try {

26. tcpMaster.init();

27. System.out.println("===============" + 1111111);

28. } catch (ModbusInitException e) {

29. // System.out.println("11111111111111=="+"此处出现问题了啊!");

30. // 如果出现了通信异常信息，则保存到数据库中

31. //CommunityExceptionRecord cer = new CommunityExceptionRecord();

32. //cer.setDate(new Date());

33. //cer.setIp(ip);

34. // cer.setRemark(bgName+"出现连接异常");

35. // batteryGroupRecordService.saveCommunityException(cer);

36. }

37. try {

38. WriteRegistersRequest request = new WriteRegistersRequest(slaveId, start, values);

39. WriteRegistersResponse response = (WriteRegistersResponse) tcpMaster.send(request);

40. if (response.isException())

41. System.out.println("Exception response: message=" + response.getExceptionMessage());

42. else

43. System.out.println("Success");

44. } catch (ModbusTransportException e) {

45. e.printStackTrace();

46. }

47. }

48.  

49. public static ByteQueue modbusTCP(String ip, int port, int start,int readLenth) {

50. ModbusFactory modbusFactory = new ModbusFactory();

51. // 设备ModbusTCP的Ip与端口，如果不设定端口则默认为502

52. IpParameters params = new IpParameters();

53. params.setHost(ip);

54. if(502!=port){params.setPort(port);}//设置端口，默认502

55. ModbusMaster tcpMaster = null;

56. tcpMaster = modbusFactory.createTcpMaster(params, true);

57. try {

58. tcpMaster.init();

59. System.out.println("==============="+1111111);

60. } catch (ModbusInitException e) {

61. return null;

62. }

63. ModbusRequest modbusRequest=null;

64. try {

65. modbusRequest = new ReadHoldingRegistersRequest(1, start, readLenth);//功能码03

66. } catch (ModbusTransportException e) {

67. e.printStackTrace();

68. }

69. ModbusResponse modbusResponse=null;

70. try {

71. modbusResponse = tcpMaster.send(modbusRequest);

72. } catch (ModbusTransportException e) {

73. e.printStackTrace();

74. }

75. ByteQueue byteQueue= new ByteQueue(12);

76. modbusResponse.write(byteQueue);

77. System.out.println("功能码:"+modbusRequest.getFunctionCode());

78. System.out.println("从站地址:"+modbusRequest.getSlaveId());

79. System.out.println("收到的响应信息大小:"+byteQueue.size());

80. System.out.println("收到的响应信息值:"+byteQueue);

81. return byteQueue;

82. }

83. }

通过运行以上代码，就可以看到我们已经和modbus建立起了相关的联系，并且可以写入和读取数据了。但着才仅仅只是个开始。对于习惯了返回数据为json字符串的我们，当看到控制台打印出的byte数组时一定是一脸的懵逼，what is it？所以接下来我们就讲一讲modbus tcp的数据含义。在modbus开发的时候，Android和plc之间会定义好一写地址，并标明地址的意义和相关数据的含义。主要分为两类地址，一种是写入类型地址，一种是读取类型地址。如下：

写入数据地址：

268

%MX

402.5

BOOL

1 bit

APP_DISLIGHT_DI

表示的含义

402.5是地址，Bool是数据类型，1bit是数据所占的位数，%MX表示以字节为单位

在plc中，整形数据都是short类型，占2个字节。而我们在通讯过程中传入的起始地址参数是int类型的，占4个字节。所以我们在看到402.5（代表第402个字节的第5位）这个地址的时候需要做一个除以2的处理。至于原因，应该是其转换为2进制是一样的。所以我们传入的startadr应该是201+偏移量（这个值是plc设定好的已知量），至于第五位就是我们需要传入的value值，那我们需要传入多少呢，因为这个数据类型是bool，所以是由0或者1两种值，如果传入0的话就直接传0就可以了，如果传入1的话就需要传入2的5次方，转换为二进制之后你就能看到在第五位的值是1了。

 

再来看看读取地址：

11

%MX

287.2

BOOL

1 bit

APP_CHECK_WATERIN_FINISHED

表示含义

287.2是地址，Bool是数据类型，1bit是数据所占的位数，%MX表示以字节为单位

读取的起始地址同上需要做除以2的处理，第二个参数为读取的长度，是以short类型为单位的，就说如果读取长度为1，那就是读取一个short，2个字节的数据。在读取到数据之后，我们还需要把数据转换为二进制，然后根据相关位上的数据来判断具体的含义。这里还有一个问题就是转换出来的二进制和本身含义是相反的，就是说二进制的第一位应该对应从起始地址开始的最后一位的含义。