MODBUS学习笔记——modbus tk modbus TCP主机实现

0.前言

    modbus是一种古老但是高效的应用层协议。在嵌入式和PC机领域有多种方法实现modbus协议栈，modbus又分为从机和主机，从机和主机在协议栈的实现上存在不同。在不能运行linux的嵌入式系统中，freemodbus是一个完善的从机协议栈，在能够运行linux的嵌入式系统中存在多种选择，而modbus tk是使用python语言实现的modbus协议栈，该函数库即支持主机也支持从机，即支持RTU也支持TCP。

    有了modbus TK，那么在树莓派中加入一个modbus TCP实现从机功能，也就是分分钟的事情。

    【有用的博客】

    【1】MODBUS协议整理——汇总 

    【2】 freemodbus modbus TCP 学习笔记 

    【3】python 扩展库安装 使用第三方镜像源 

1.modbus tk安装

    【1】请确保安装python 2.5以上，并安装pyserial（使用python 控制串口）

    【2】下载modbus tk安装包并解压。例如安装包解压至E:\modbus-tk-0.4.2

    【3】打开控制台，进入E:\modbus-tk-0.4.2，输入:

                python setup.py install

            setup.py为文件名，install为运行该文件的参数。安装过程非常快。

    【4】验证安装是否完成。import modbus_tk，若输入该命令python没有提示错误的话，那么表示modbus_tk安装成功。

图1 验证modbus tk安装成功

            

2.示例代码

    请参考freemodbus modbus TCP 学习笔记博文，建立一个modbus TCP从机。

    从机IP地址    192.168.1.15

    侦听端口       502

    准备一些默认寄存器，共调试使用。

    【输入寄存器】共16个，依次为1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16

    【保持寄存器】共16个，依次为16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1

    【线圈寄存器】共16个，依次为0xFF,0x00

    【离散输入寄存器】共16个，一次为0x00,0xFF

    

    【 代码】

# -*- coding: utf_8 -*-
import sys
import logging
import modbus_tk
import modbus_tk.defines as cst
import modbus_tk.modbus_tcp as modbus_tcp
logger = modbus_tk.utils.create_logger("console")
if __name__ == "__main__":
    try:
        # 连接MODBUS TCP从机
        master = modbus_tcp.TcpMaster(host="192.168.1.15")
        master.set_timeout(5.0)
        logger.info("connected")
        # 读保持寄存器
        logger.info(master.execute(1, cst.READ_HOLDING_REGISTERS, 0, 16))
        # 读输入寄存器
        logger.info(master.execute(1, cst.READ_INPUT_REGISTERS, 0, 16))
        # 读线圈寄存器
        logger.info(master.execute(1, cst.READ_COILS, 0, 16))
        # 读离散输入寄存器
        logger.info(master.execute(1, cst.READ_DISCRETE_INPUTS, 0, 16))
        # 单个读写寄存器操作
        # 写寄存器地址为0的保持寄存器
        logger.info(master.execute(1, cst.WRITE_SINGLE_REGISTER, 0, output_value=21))
        logger.info(master.execute(1, cst.READ_HOLDING_REGISTERS, 0, 1))
        # 写寄存器地址为0的线圈寄存器，写入内容为0（位操作）
        logger.info(master.execute(1, cst.WRITE_SINGLE_COIL, 0, output_value=0))
        logger.info(master.execute(1, cst.READ_COILS, 0, 1))
        # 多个寄存器读写操作
        # 写寄存器起始地址为0的保持寄存器，操作寄存器个数为4
        logger.info(master.execute(1, cst.WRITE_MULTIPLE_REGISTERS, 0, output_value=[20,21,22,23]))
        logger.info(master.execute(1, cst.READ_HOLDING_REGISTERS, 0, 4))
        # 写寄存器起始地址为0的线圈寄存器
        logger.info(master.execute(1, cst.WRITE_MULTIPLE_COILS, 0, output_value=[0,0,0,0]))
        logger.info(master.execute(1, cst.READ_COILS, 0, 4))
    except modbus_tk.modbus.ModbusError, e:
        logger.error("%s- Code=%d" % (e, e.get_exception_code()))

      【运行结果】

图2 运行结果

      【简要说明】

    【1】master = modbus_tcp.TcpMaster(host="192.168.1.15")

        构造一个modbus主机对象，此处为TcpMaster对象，构造参数为IP地址192.168.1.15，若IP地址为空则为localhost。

        若需要构造一个modbus RTU主机，可使用以下代码：

            master = modbus_rtu.RtuMaster(serial.Serial(“COM1”, baudrate=9600))

        构造参数和modbus TCP稍有差异。

    【2】master.execute(1, cst.READ_HOLDING_REGISTERS, 0, 16)

        读保持寄存器操作，execute为执行函数，共有4个参数，原型如下：

    @threadsafe_function

    def execute(self, slave, function_code, starting_address,

                quantity_of_x=0, output_value=0, data_format="", expected_length=-1):

slaver	从机地址	modbus TCP时可以忽略该参数
function_code	功能码	modbus_tk.modbus_tcp中定义
starting_address	寄存器起始地址	可设定
quantity_of_x	寄存器数量	可设定
output_value	输出内容	读操作是无效，写操作是输入为List类型

3.总结

    modbus tk的代码看了几天，对python或许有了更深的理解。前些年就知道python也有modbus库，但是由于不会python一直搁浅。去年尝试了树莓派，在使用树莓派的过程中真的开了眼界，慢慢接触了python和restful，真的感觉学了东西提高了自己。还是那句话，工程师没有过去只有去创造。继续努力吧。