2020-12-06 labview用I/O Server连接modbus（填坑）

简介

modbus是一种比较通用的协议，用来做数据采集很方便，也很便宜，至少比NI的板卡便宜两个量级，但是配置较为复杂，同时采集速率并不高。对于1s左右采样间隔的数据来说，modbus是一种非常合适的方式。

labview使用modbus有很多种方法，其中最方便地第一种就是用共享变量引擎（Shared Variable Engine, SVE）来读写modbus的寄存器（类似模拟IO）和线圈（数字IO）。其他方法比较繁琐，因此这里只研究了这种labview使用I/O Server访问modbus的方式，其它的比如采用VISA的modbus串口/TCP VI进行读写的方式以及采用OPC服务器进行读写的方式在这里就不研究了。

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这里采用的win10 64bit中文版系统，Labview 2018（和谐版），同时安装了分布式控制系统（Distributed Control System, DSC），这样就可以使用modbus I/O Server了，根据官网资料，除了labview，必须还要安装DSC或者RT模块，才能使用modbus，其中最好是安装DSC模块。

这里的系统架构如下图所示，Labview负责逻辑和前端展示，与PLC的modbus协议进行交互是通过I/O Server完成的。I/O Server其实是NI 的共享变量引擎SVE的一种插件。所以在运行的时候需要安装和启动SVE。

图：系统架构

这个SVE一般在windows里面是以服务形式安装的，安装的服务名为NITaggerService，安装位置是在C:\Program Files (x86)\National Instruments\Shared\Tagger。如果是SVE的一些问题，可以查看这个服务是否启动。但是坑爹的NI没有说log文件在哪儿，有时候查错很麻烦。

安装了DSC之后，就可以启用modbus I/O Server了，对于中文Win10系统装labview 2018而言，坑的地方在于你按照官网教程走完是不行的，会出现modbus变量无法读取的问题，并且显示链接已经断开。如果你手动启动SVE服务（即：NITaggerService），当时是可以启动的，然后你用NI分布式系统管理器（NI distributed system manager）查看变量会不成功，再看服务已经停止了，但是由于没有log文件，所以我们也不知道它什么时候停止的。

后来发现一个方法可以修正这个问题：在NI分布式系统管理器中重新编辑一次I/O Server（参考下土），再在“操作”菜单下点击“启动本地共享变量引擎”，所有的值就正常了。 

点击这里编辑I/O Server

这里选择Modbus serial或者Ethernet，第一次打开时这里是显示<65535>，既不是modbus serial又不是modbus ethernet，怀疑这是一个bug，可能和汉化有关

细节

modbus在I/O Server中的的地址设置比较诡异，是按照[数据解释类型][功能码地址头][PLC格式的起始地址].[位]来区分的。

比如SD400002，其中数据解释类型是SD，表示有符号的双字整数（Signed DWord Integer），双字意味着这是个32位的整数，需要两个寄存器，功能码地址头是4，表示功能码是3，即modbus的保持寄存器（Holding Register）字段，后面的PLC格式的起始地址是5位的00002，也就是从第2个寄存器开始，连续取2个寄存器（即00002和00003），组合成有符号的双字整数。

至于组合的过程涉及到大小端（Endianness）的问题，大小端涉及到byte order和word order的问题，一个word就是一个寄存器（16位），一个byte是8位，当一个寄存器中的两个byte组合并解释为变量的具体取值的时候，可以选择把哪个byte放到前面，哪个byte放到后面，这就是byte order，大部分情况下，byte order是大端在前（big endianness），而word order则是在两个寄存器储存的两个16位的字（word），如何组成32位的数据，不同的厂商会有不同的约定，这个就差异比较大了，需要查看手册。

NI的modbus I/O Server中，word order可以在高级选项中设置，但是byte order是没有地方可以设置的。

modbus I/O Server中 设置Word Order的地方

此外，NI还有一个比较坑爹的地方是它的modbus tcp连接不支持502以外的端口。也就是一个IP地址最多只能对应一个modbus，虽然可以靠Unit ID来进行区分，但是实际使用中也可能存在用不同端口区分设备的情况。

参考

1.[How LabVIEW Uses I/O Servers](https://www.ni.com/zh-cn/innovations/white-papers/12/how-labview-uses-i-o-servers.html)

2. [Connect LabVIEW to Any PLC Using OPC](https://knowledge.ni.com/KnowledgeArticleDetails?id=kA03q000000x0MPCAY&l=zh-CN)