python實現(xiàn)ModBusTCP協(xié)議的client功能

更新時間：2023年10月20日 11:24:58 作者：Lion King

Modbus TCP 是一種基于 TCP/IP 協(xié)議棧的 Modbus 通信協(xié)議,它用于在工業(yè)自動化系統(tǒng)中進行設備之間的通信,只要通過pymodbus或pyModbusTCP任意模塊就可以實現(xiàn),本文采用pymodbus,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

一、ModBusTCP協(xié)議

1、了解ModBusTCP協(xié)議

Modbus TCP 是一種基于 TCP/IP 協(xié)議棧的 Modbus 通信協(xié)議，它用于在工業(yè)自動化系統(tǒng)中進行設備之間的通信。Modbus TCP 將 Modbus 協(xié)議封裝在 TCP/IP 協(xié)議之上，通過網(wǎng)絡連接設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和寫入。

以下是 Modbus TCP 的基本特點：

（1）基于 TCP/IP 協(xié)議：Modbus TCP 使用 TCP/IP 網(wǎng)絡進行通信，可以通過以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等方式進行遠程通信。

（2）實時性：Modbus TCP 具有較高的實時性，適用于需要快速響應的控制系統(tǒng)。

（3）異步通信：Modbus TCP 支持異步通信，允許設備之間的非同步數(shù)據(jù)交換。

（4）客戶端-服務器模型：Modbus TCP 通信采用客戶端-服務器模型。客戶端（通常是控制系統(tǒng)或監(jiān)控系統(tǒng)）向服務器（設備或傳感器）發(fā)出請求，服務器返回響應數(shù)據(jù)。

（5）支持多種數(shù)據(jù)類型：Modbus TCP 支持不同數(shù)據(jù)類型的讀寫操作，包括線圈（Coil）、離散輸入（Discrete Input）、保持寄存器（Holding Register）和輸入寄存器（Input Register）等。

（6）數(shù)據(jù)傳輸格式：Modbus TCP 使用 Modbus 協(xié)議的格式進行數(shù)據(jù)傳輸，包括設備地址、功能碼、數(shù)據(jù)域等。

（7）安全性：由于 Modbus TCP 通信是基于 TCP/IP 的，因此可以通過網(wǎng)絡安全措施（例如 VPN、防火墻等）提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

總的來說，Modbus TCP 提供了一種可靠的、靈活的工業(yè)通信解決方案，廣泛用于自動化領域中的各種設備之間的數(shù)據(jù)交換。

2、ModBusTCP協(xié)議的client與TCPclient的區(qū)別？

Modbus TCP 是一種特定的應用層通信協(xié)議，用于在工業(yè)自動化系統(tǒng)中設備之間進行數(shù)據(jù)交換。它是在 TCP/IP 協(xié)議棧上運行的 Modbus 協(xié)議的變種。Modbus TCP 協(xié)議的數(shù)據(jù)包是通過 TCP/IP 協(xié)議進行傳輸?shù)摹?/p>

TCP client 是一種通用的網(wǎng)絡通信模式，它指的是通過 TCP/IP 協(xié)議與遠程服務器建立連接，并向服務器發(fā)送請求并接收響應的程序。TCP client 可以用于與任何支持 TCP/IP 協(xié)議的服務器進行通信，不限于 Modbus 協(xié)議。

區(qū)別主要在于：

（1）用途不同：Modbus TCP 是一種特定的工業(yè)自動化通信協(xié)議，用于工業(yè)設備之間的數(shù)據(jù)交換；而 TCP client 是一種通用的網(wǎng)絡通信模式，可以與各種服務器進行通信，不限于 Modbus 協(xié)議。

（2）協(xié)議不同：Modbus TCP 使用 Modbus 協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，而 TCP client 沒有固定的協(xié)議限制，可以與各種應用層協(xié)議進行通信。

（3）功能不同：Modbus TCP 協(xié)議定義了特定的功能碼和數(shù)據(jù)格式，用于讀寫線圈、離散輸入、保持寄存器等；TCP client 則沒有固定的功能碼和數(shù)據(jù)格式，可以根據(jù)具體需求自定義通信內容。

（4）適用場景不同：Modbus TCP 主要用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，用于實時數(shù)據(jù)交換；TCP client 可以用于各種通信場景，包括 Web 客戶端、數(shù)據(jù)庫客戶端、文件傳輸?shù)取?/p>

綜上所述，Modbus TCP 是一種特定協(xié)議的 TCP client，用于在工業(yè)自動化領域實現(xiàn)設備之間的數(shù)據(jù)交換。TCP client 則是一個更通用的概念，可以與各種服務器進行通信，不受特定協(xié)議限制。

3、ModBusTCP協(xié)議的數(shù)據(jù)幀格式是怎樣的？

大體如上圖紅色部分所描述，Modbus TCP 協(xié)議的數(shù)據(jù)幀格式如下：

（1）MBAP 頭部（Modbus Application Protocol Header）：

Transaction Identifier（事務標識符）：2 字節(jié)，用于標識事務，通常是遞增的序號。
Protocol Identifier（協(xié)議標識符）：2 字節(jié)，固定為0，表示 Modbus 協(xié)議。
Length（數(shù)據(jù)長度）：2 字節(jié)，表示 MBAP 后面數(shù)據(jù)的長度，包括單元標識符（Unit Identifier）和數(shù)據(jù)字段。
Unit Identifier（單元標識符）：1 字節(jié)，用于標識 Modbus 設備，通常為 1。
（2）PDU（Protocol Data Unit）：

Function Code（功能碼）：1 字節(jié)，表示 Modbus 操作的類型，如讀取保持寄存器、寫入線圈等。
Data（數(shù)據(jù)）：根據(jù)功能碼的不同，數(shù)據(jù)的格式和長度會有所變化。

數(shù)據(jù)幀的格式可以根據(jù)不同的功能碼和操作類型而變化，例如：

（1）對于讀取保持寄存器（Function Code 0x03）：

起始地址：2 字節(jié)，表示要讀取的寄存器的起始地址。
寄存器數(shù)量：2 字節(jié)，表示要讀取的寄存器的數(shù)量。
（2）對于寫入單個保持寄存器（Function Code 0x06）：

寄存器地址：2 字節(jié)，表示要寫入的寄存器的地址。
寄存器值：2 字節(jié)，表示要寫入的寄存器的值。

總體來說，Modbus TCP 協(xié)議的數(shù)據(jù)幀格式是固定的，但是具體的數(shù)據(jù)內容和長度會根據(jù)功能碼的不同而有所變化。詳細的數(shù)據(jù)幀格式需要根據(jù)具體的功能碼和操作類型來確定。

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