【工具使用】Modbus Poll软件使用详解

软件介绍

         Modbus Poll是一个模拟Modbus协议主机的上位机软件，主要用于模拟测试跟其他从机设备通信的过程。与之成套存在的另一个软件--Modbus Slave，则是模拟Modbus协议从机的上位机软件。该软件内部封装标准Modbus协议栈，通过图形化界面使得操作更为简便。目前软件支持01、02、03、04、05、06、15、16功能码，异常报文检测，原始报文查看，数据记录等功能，是调试Modbus协议栈的好帮手。

        本文用于演示的软件版本是7.0.1，更高版本会有更多、更完善的功能，但基础功能大同小异。另外文章只谈及工具的使用，对于Modbus本身通信协议的具体内容，请移步Modbus通信协议详解。

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软件使用

常用功能介绍

连接

        两种方式，一种普通连接，一种是快速连接。

普通连接

        点击菜单栏"Connection"->"Connect..."（或者按快捷键F3）弹出连接配置窗口。

        在连接选项那里选择"Serial Port"，表示当前是用串口通信，如果使用的是Modbus/TCP，则选择“TCP/IP”

串口配置：

        在配置窗口中配置好端口号、波特率、数据位、校验位、停止位，一般是9600波特率（9600 Baud），8个数据位（8 Data bits），无校验位（None Parity），1个停止位（1 Stop Bit）。当然这个是要根据实际通信的从机设备进行匹配设置。这个版本以上的软件有个好处，就是会自动识别当前使用了哪些端口，这里会把使用过的端口重命名，方便识别。

        根据通信的从机设备选择使用RTU模式或ASCII模式，工业应用的话一般使用RTU模式，很少使用ASCII模式。

        再设置下超时时间和帧间隔时间（实际就是每个窗口之间的发送间隔），超时时间可以按默认1s就行，Modbus国标规定是200ms到1s。帧间隔时间按默认20ms设置即可。

        设置完点OK即可完成设置进行连接。

TCP配置：

        设置好IP及端口号，Modbus/TCP的默认端口号为502。实际根据从机设备的IP和端口号来设置。

        设置连接超时时间，按一般默认3000ms即可。

快速连接

        点击菜单栏"Connection"->"Quick Connect"（或者按快捷键F5），或者点击图标进行快速连接。快速连接就是不需要再去设置连接参数，直接根据当前配置开启连接。

新建及保存窗口

        点击"File"->"New"，或者点击图标 可以新建一个通信窗口。

         点击"File"->"Save"，或者点击图标进行窗口保存。"File"->"Save as..."则可以另存为一个文件。保存窗口可以把窗口的配置信息一并保存下来。

        一个窗口对应的是一条通信指令，具体通信的从机地址、读写功能码、读写的寄存器/线圈地址、读写的寄存器/线圈个数、超时时间都是可以独立设置的。

配置窗口信息

        点击"Setup"->"Read/Write Definition..."，或者按快捷键F8，或者在要设置的窗口单击右键，选择"Read/Write Definition..."，可以打开窗口信息配置界面。

        Slave ID：可以配置从机地址

        Function：可以配置功能码

        Address：可以配置读/写的寄存器/线圈起始地址

        Quantity：可以配置读/写的寄存器/线圈个数

        Scan Rate：可以配置帧的扫描周期

        Disable：有两个勾选项，"Read/Write Disabled"可以选择是否禁止读写，"Disable on error"可以选择是否一出错就停止读写。

        Rows：可以选择该窗口一列可以显示多少行，数字是对应的行数，最后一个选项"Fit to Quantity"是可以根据前面设置的"Quantity"数量自动匹配行数。

        Hide Alias Columns：可以选择是否隐藏"Alias"列。

        PLC Addresses(Base 1)：可以选择通信的基地址是从0开始还是从1开始。

        Address in Cell：可以选择是否在每个单元格中显示地址。

        Enron/Daniel Mode：增加了浮点的数据类型扩展，读写一个寄存器是4个字节，主要用于跟支持该模式的设备通信用的。

        设置完成点"OK"或"Apply"应用即可。

窗口操作

        发送写指令：双击数据的位置，可快速调出编辑写指令的窗口，默认按当前窗口配置的寄存器类型所使用的单个写功能码，输入需要修改的数值，点击发送，即可完成一次寄存器/线圈的写入。

        "Close dialog on "Response ok""可选择发送后如果正常响应，则关闭此窗口。

        "Use Function"可选择使用什么功能码发送，保持寄存器类型的，只提供06和16功能码选择，线圈类型的，只提供05和15功能码选择。

        修改寄存器描述：双击数据前的空白区域（Alias列），可对其进行修改，根据实际寄存器/线圈的数据含义，可以此进行备注，方便调试时查看。

        数据类型修改：点击需要修改的数据（可以批量选择），右键单击，选择"Format"，根据使用的场景选择不同的数据类型。

        窗口配置修改：在当前窗口区域右键单击，选择（或直接使用快捷键F8），即可弹出配置窗口。

        背景色及文字颜色修改：选择要修改的颜色的数据，右键，选择"Colors..."，在弹出的窗口中，"Normal Colors"可以设置正常情况下的数据颜色，"Rule1"和"Rule2"用于设置当数据满足什么条件时，显示特定颜色。

        设置文字字体及大小：选择要修改的数据，右键选择"Font..."，在弹出的窗口里选择字体、字形及大小，确认即可修改。

窗口状态栏

        Tx：表示发送的帧数

        Err：表示错误的帧数，包括超时未响应的帧

        ID：表示当前窗口通信的从机地址（Slave ID）

        F：表示当前窗口的功能码（Function）

        SR：表示帧的扫描周期（Scan Rate）

        No Connection等红字：表示当前窗口的异常通信状态，下文有详细说明。

常见异常

No connection

        这个其实不算异常，就是正常未连接的状态，正常COM口未被占用的情况下连接即可消除。

Timeout

        这个应该算是最让人头疼的异常了，所有由软件发出指令，从机设备未回复的情况，都会显示Timeout。而从机设备不回复，可能性有很多，比如：

        1、连接配置错误，主机的波特率、Slave ID等信息跟从机设备对应不上，从机就不会回。

        2、线路异常，电脑跟从机设备之前的通信线存在异常，也是无法正常收到回复。

        3、从机设备解析异常不回复，这个具体可以查看Modbus协议详解。

Write error/Read error

        如果使用的是USB转485的工具，调换485的A、B线，可能会出现这种情况。

        如果使用的是USB转232或TTL的工具，则短接Tx和Rx就会出现这种情况。

        另外在发送的过程中，收到数据，即总线上数据冲突，也会出现类似的错误。

Checksum Error

        从机设备返回的CRC校验不正确。

        通信总线上存在干扰。

        连接配置里的校验码、数据位、停止位配置错误。

Insufficient bytes received

        接收的字节数不完整，可能由于线路或某种原因，导致返回的指令长度与理论上返回的指令长度对不上，则会报些错误。

Illegal Function

        功能码异常，一般是当访问的从机设备不存在可操作的功能码时，会返回不存在此功能码不存在的01异常码，软件接收到此指令时就会报出这个错误。

Illegal Data Address

        地址异常，一般是当访问的从机设备不存在要读取的寄存器/线圈地址时，会返回不存在此地址的02异常码，软件接收到此指令时就会报出这个错误。

Illegal Data Value

        数据异常，一般是当前所要读/写的数据，从机设备不允许此地址数据的操作，会返回数据不可操作的03异常码，软件接收到此指令时就会报出这个错误。

Slave Device Busy

        从机繁忙，一般是从机设备回复了06的异常码 ，软件接收到此指令时就会报出这个错误。

Response Error

        响应异常，一般是从机设备回复了一些无法识别的指令，就会报这个异常，另外一个不知道算不算是这个软件的Bug，一般广播指令（0地址）是不可以读数据，只能广播写，但这个软件可以设置用广播指令读取，当这样设置时，就会出现这个"Response Error"的异常。

保存打开工程

        这个可以理解为是多个窗口打包保存了打开，比如现在建了20个窗口，那保存这个工程后，下次打开工程就直接打开20个窗口了，而不用自己一个个窗口去打开。

查看收发报文

        选择"Display"->"Communication..."或点击按键，可打开查看收发报文的窗口。通过这个窗口可以查看当前的原始收发报文，有助于异常的分析。

        不过需要注意一点，就是这里显示的报文不是完全从COM口读回来的，而是经过这个软件过滤过一层的，像一些很异常的报文，这个窗口可能不会显示出来，此时需要使用另外的工具，如串口调试助手来查看。

查看错误统计

        点击"Display"->"Error Counters"可以查看当前窗口的错误类型次数统计。

数据记录

        数据记录有两种，一种是保存读取回来的数据，保存至Excel中，另一种是直接保存收发的原始报文，保存至txt文档中。

Excel：选择要记录的窗口，点击"Setup"->"Excel Log..."，要结束记录时，需要点击"Setup"->"Excel Logging Off"。

Txt：选择要记录的窗口，点击"Setup"->"Log..."，要结束记录时，需要点击"Setup"->"Logging Off"。

清除统计

        点击"Setup"->"Reset Counters"，或快捷键F12，可以清除当前窗口的收发统计；点击"Setup"->"Reset All Counters"，或快捷键Shift+F12，可以清除所有窗口的收发统计。

串口调试功能

        点击"Function"->"Test Center"，或点击按键，可以打开串口调试功能的窗口。通过这个窗口可以自己编辑发送的报文。

使用注意

        1、工具所保存的窗口文件，不同版本的窗口文件只能做到向上兼容，也就是低版本做的窗口文件，可以在高版本的软件里打开，但高版本的软件做的窗口文件，则无法在低版本软件中打开。

        2、如有更新版本的需要，注意不要在打开软件的情况下卸载旧版本，这样会导致卸载不彻底，在这种情况下安装新版本软件后，配置正常连接后也无法正常通信。一直报"Write Error"/"Read Error"。

        3、软件内的保护机制并不全，比如软件下发一条读10个寄存器的指令，从机设备给它回复100个寄存器的CRC校验正常的指令，软件并不会报错。如果要做一些保护设计，可以参考FreeModbus的设计，相对较全。

        4、这个工具上的一些时间设置，当时间设置较短时，可能不准。比如以前试过把每一帧的发送间隔时间调成1ms，但实际用示波器抓到的数据，间隔大概100ms左右，基本低于100ms的都实现不了。这个可能跟电脑本身性能有关系，所以要注意不要太过于相信这里面的时间设置，最好以实际的为主。

        5、正常连接通信的情况下，直接断开当前通信Com口的USB线，有些电脑可能会死机蓝屏。如果没死机，再把USB线插回去，在不重连的情况下，当前窗口可能会保持原本的错误通信状态。

        6、因为这个软件是在window系统上运行的，当系统卡顿时，可能会影响软件的运行，表现出来就是查看的报文有异常。Modbus Slave或其他串口调试工具也会有类似的问题。

相关知识

        Modbus通信协议、串口通信协议、FreeModbus、CRC、Modbus Slave、Modscan32、Modsim32