Modbus TCP的研究学习(一)

引言：项目中经常要进行设备对接，之前一直用的是OPC协议，OPC-DA不能跨平台，所以最近开始研究学习Modbus协议和OPC-UA，这次先总结下Modbus TCP的学习掌握情况，供日后参考。

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工具：Modbus Poll，Modbus Slave，C#开发的Modbus客户端。

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先了解一些名词：

1.主站，从站：Modbus​是​使用​主从关系​实现​的​请求 - 响应​协议。 在​主从关系​中，​通信​总是​成​对​发生 —— 一个​设备​必须​发起​请求，​然后​等待​响应，并且​发起​设备​（主​设备）​负责​发起​每次​交互。 通常，​主​设备​是​人​机​界面​（HMI）​或​监​控​和​数据​采集​（SCADA）​系统，​从​设备​是​传感器、​可​编​程​逻辑​控制器​（PLC）​或可​编​程​自动​化​控制器​（PAC）。

网上看到一个通俗容易帮助理解的解释：主站就是个大帅哥，从站就是一堆的痴情女子。帅哥可以随便读写从站，想来就来，想走就走，痴情女子们能做的唯一的一件事就只能被动的等待帅哥的电话，接到帅哥电话了才能向帅哥倾诉一下，如果帅哥不打电话给她就只能干等着，直到地老天荒，帅哥只能电话给这些女子，不能电话给另外一个帅哥搞基，帅哥同一时间只能打出一个电话，问候下各位美女，这叫做“轮询”。

主站和从站是一对多的关系，Modbus Poll（主站），Modbus Slave（从站），C#开发的客户端（主站）。

2.功能码（部分常用）：

代码	中文名称	寄存器PLC地址	位操作/字操作	操作数量
01	读线圈状态	00001-09999	位操作	单个或多个
02	读离散输入状态	10001-19999	位操作	单个或多个
03	读保持寄存器	40001-49999	字操作	单个或多个
04	读输入寄存器	30001-39999	字操作	单个或多个
05	写单个线圈	00001-09999	位操作	单个
06	写单个保持寄存器	40001-49999	字操作	单个
15	写多个线圈	00001-09999	位操作	多个
16	写多个保持寄存器	40001-49999	字操作	多个

功能码可以分为位操作和字操作两类。位操作的最小单位为BIT，字操作的最小单位为两个字节。

【位操作指令】    读线圈状态01H，读(离散)输入状态02H，写单个线圈06H和写多个线圈0FH。

【字操作指令】    读保持寄存器03H，写单个寄存器06H，写多个保持寄存器10H。

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1.打开Modbus Slave，点击Setup下的Slave Definition设置好参数，再选择Connection选择TCP/IP连接，从站设置完成。

2.打开C#开发的Modbus客户端，在Modbus Slave里面设置几个数字，利用Modbus规则组装发送命令来测试。

读取：

发送命令：00 00 00 00 00 06 C9 03 00 00 00 04

byte[0]    byte[1]: 消息号---------随便指定，服务器返回的数据的前两个字和这个一样

byte[2]   byte[3] ：modbus标识，强制为0即可

byte[4]   byte[5] ：指示排在byte[5]后面所有字节的个数，也就是总长度6

byte[6] ：站号，随便指定，00  -- FF 都可以，这里站号是201，转成十六进制为C9

byte[7] ：功能码，这里就需要填入我们的真正的想法了，这里是03

byte[8]  byte[9]：起始地址，比如我们想读取地址0的数据，就填 00 00 ，如果我们想读取地址1000的数据，怎么办，填入 03 E8 ，也就是将1000转化十六进制填进去。这里是00 00

byte[10]  byte[11] ：指定想读取的数据长度，比如我们就想读取地址0的一个数据，这里就写 00 01，如果我们想读取地址0-999共计一个数据的长度，就写 03 E8。和起始地址是一样的。这里读到4所以为00 04

组装好后发送，我们看下返回值：00 00 00 00 00 0B C9 03 08 00 01 00 02 00 00 00 0A

前面代表的意思和发送一样，C9代表201站，03代表功能码，08后面代表长度为8，第0位读数00 01，第1位读数00 02，第2位读数00 00，第3位读数00 00，第4位读数00 0A，转换为十进制就是10。

若读取数据异常，则会返回异常数据（16进制）：

04 05 00 00 00 03 21 83 03

04 05：为Tcp头校验，每次发送的时候都可以不一致

00 00：代表Tcp里面包含Modbus协议数据

00 03：代表后面包含的Modbus-Tcp数据长度

21：代表从机地址

83：代表读取异常

03：读取功能码

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写入：

再看下写入操作：写入用功能码06，把第0位写入9，发送命令：00 00 00 00 00 06 C9 06 00 00 00 09，规则跟上面读取规则类似就不多说了，直接发送，

返回命令：00 00 00 00 00 06 C9 06 00 00 00 09，可以看到数字9已成功写入，写入的返回值和发送值一样。

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总结：只要了解的规则其实还是不算太难，主要还是专属名词的理解，十六进制和十进制转换比较头疼。