modbus python开发（一）

python开发modbus实例记录

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

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前言

从不知道modbus是什么，到独立开发出来可以使用的modbus协议，从无到有、从0到1的一点点记录，希望能给像我一样的小白一点启示，花一点读一篇文章能够节约自己开发modbus的时间。愿你粗略读，仔细想，慢慢写程序，早日完成项目。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

0 编程基础

python编程在我学习生涯中基本没有出现，毕业以后才开始使用python编程的，前期使用python编写了串口通讯以及相关的UI。串口通讯能够简单的发送和接受ASCII数据（采用的是字符串模式），能够简单的实现对外部设备的控制。公司项目主要使用输入、输出模块，串口通讯的前期编程可以满足这方面的需求，除此之外，没有实现其他功能。
我就职于一家普通的小国企，公司对于python编程的需求并不大，主要是公司有一个已经申报的python相关的项目，相关负责人已经调岗。因此，临时找我来设计python编程，我用了20天左右的时间完成了上述内容：基于python的串口通讯以及UI设计（UI界面如下图所示）。

阐述上面的内容，并不是证明我有多牛逼，反正我想说明一下我只是一个小白，至少在python编程方面是这样的。刘未鹏在《暗时间》中阐述，编程是一门最不需要门槛的工作，以及对于写博客的建议，让我鼓起勇气写一下关于modbus调试内容。

1、modbus初识

周末与同事一起去调试使用modbus通讯的程控电源，按照厂家的说明文档，准备使用串口通讯工具给设备发送指令，指令发送过去设备毫无反应。我们商量了一下，要先确认一下硬件以及连线有没有问题：我们使用厂家提供的程序测试程控电源结果设备正常启动，问题出在我们自己身上。
再次返回去看程控电源说明书，如下图所示，同样都是数字发送，为什么厂家的程序可以成功？我们疑惑打咨询电话询问原因，厂家回复你们的串口通讯有问题，又将一个可以驱动程控电源的串口工具发给我们，我们简单测试了一下，结果仍然打脸，设备依旧正常启动，我们当场傻眼，后续与厂家进一步沟通，将我们串口工具截图发给他们，对方说使用16进制发送即可，我们试了一下，程控电源正常响应。

1.1 modbus协议与串口通讯的区别

经历了错误的实验我们意识到modbus通讯和串口通讯有区别，最明显的区别便是使用16进制发送数据，我们将使用16进制字符发送到（使用字符串采集的）串口工具上看看16进制究竟怎样，结果发现一串乱码。使用串口工具（自己设计的那个）接受程序直接退出，使用相同的后台程序发现问题，如图下图所示。由于在UI界面函数中，没有写接受错误的函数，因此，程序直接退出。后台程序中可以看出使用GBK格式读取错误。

“生死看淡，不服就干”，既然modbus躲不过去，那就看看modbus到底是什么东西，慢慢查阅资料发现modbus主要由地址、功能码、数据、校验等四部分组成。我们当前的任务是使用串口驱动程控电源，虽然通讯编码使用了modbus，其核心内容依旧不变，同样都是串口通讯（之前固执地认为）。
认识到问题所在那么编程方式也有两种：1. 直接采用16进制的方式发送数据；
2. 调用已有的modbus库；

2 modbus编程

究竟采用那种方式，起初没有什么想法，如果使用第一种那么以后每实现一个功能都要写一段新的代码，必然繁琐，但现在看起来更简单，在原用串口通讯的基础上加入16进制数据发送和读取即可，至于校验码可以写程序计算，实在不行那就自己计算出来再写上去，反正每一个功能都需要一段写的代码。
使用modbus库函数，在CSDN下了两个资源差点把我劝退，minimodbus中的一个函数就有1000余行的代码，我差点放弃这条路。（附上下载链接[【1】]【1.1】(https://download.csdn.net/download/weixin_38744207/11849227?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522165261774016782388019960%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fdownload.%2522%257D&request_id=165261774016782388019960&biz_id=1&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-download-2_downloadfirst_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-17-11849227-null-null.pc_v2_rank_dl_default&utm_term=python%20modbus%20rtu&spm=1018.2226.3001.4451.14)）。看完程序骂骂天、怨怨地，程序还没有写出来生活还要继续啊。
冷静下来我开始质疑程序的正确性，又在各种论坛搜索，寻找可能实现的契机，在不懈努力下（找到链接【2】），给我打了一针强心剂。

2.1 modbus编程初步实验

链接【2】中使用了TCP通讯，但是这些不妨碍我们使用串口进行通讯，只是渠道不同而已其他功能一样。读这篇博文，利用pip下载了modbus-tk组件，复制了主函数，至于虚拟串口以前下过，也就没有继续下载，modbus slave 工具，在此时并未下载，后续调试功能下载了，那是后话。
注：虽说博主的标题是TCP通讯，看看代码其实博主使用了串口通讯，正好符合我的部分要求。
博文主函数仅对某个线圈进行读取，不能完全满足设计要求，因而继续探讨，继续寻找游泳的网络资源链接【3】，这篇博文是我写完程序的一个另一篇重要博文，那篇博主对modbus函数功能码从头到尾的进行了阐述，我使用的函数也在其中，我果断复制下来代码。利用写过多个寄存器的程序实现需求功能功能，事实证明我的决策完全没有问题，功能最终实现了，如图下图所示。运行稍稍修改的程序，利用串口工具接受代码，发现和所需求代码相同，基本实现目标。

代码如下所示：

import serial
import modbus_tk
import modbus_tk.defines as cst
from modbus_tk import modbus_rtu


def mod(PORT="com11"):
    red = []
    alarm = ""
    try:
        # 设定串口为从站
        master = modbus_rtu.RtuMaster(serial.Serial(port=PORT,
                                                    baudrate=9600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1))
        master.set_timeout(5.0)
        master.set_verbose(True)
        #print("zhengchang")
        # 读保持寄存器
        red = master.execute(1, cst.WRITE_MULTIPLE_REGISTERS, 9, output_value=[3])
        print(red)
        if red == (10,4):
            print("一切非常顺利，程序已执行")
        alarm = "正常"
        return list(red), alarm

    except Exception as exc:
        print(str(exc))
        alarm = (str(exc))

    return red, alarm  ##如果异常就返回[],故障信息


if __name__ == "__main__":
    mod()

2.2 modbus slave工具使用

首先，调试出来驱动代码仅仅是成功的一部分，并没有真正的成功，在python中执行这个函数实际上是有返回值的。在程序中实际上可以打印的，但是因为并没有modbus设备，所以函数没有采集到数据就直接退出了。
返回值red究竟是哪些数值，虽然在图1.1中程控电源说明书中以说明返回数值为01 10 00 0A 00 04 E1 C8，通过master.execute采集出来是怎样，其实无法知晓，因而必须使用modbus工具或者到现场去调试，调试出来的时候应该是凌晨1点钟，去现场可能性不太大，等着第二天去也不太现实（原因不便说明)，我也不太喜欢等待，趁着有兴致一口气弄完，程序调试完尽情玩耍，写写调试过程，其乐无穷。
modbus slave工具是modbus数据的从端，配合我的python程序进行使用，能够对数据进行正常相应。同样附上modbus slave工具使用以及下载地址【5】。

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salve工具配置需要注意一下，我的modbus程序选择地址是10，因而在modbus slave中请将地址改为10，如图所示。另外连接模式请选择为串口模式。