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python实现ModBusRTU客户端方式

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python实现基于串口通信的ModBusRTU客户端是一件简单的事情,只要通过pymodbus模块就可以实现。

一、关于ModbusRTU


1、什么是ModbusRTU

Modbus RTU(Remote Terminal Unit)是一种串行通信协议,用于在工业自动化系统中传输数据。它是Modbus协议的一种变体,采用二进制编码,并通常在RS-485串行通信物理层上运行。
Modbus RTU协议允许设备(例如传感器、执行器、控制器等)通过串口(通常是RS-485)与计算机、PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)等主设备进行通信。
通信的内容可以包括传感器的测量数据、控制命令等。它是一种常见的工业通信协议,被广泛应用于自动化、监控、数据采集等领域。
Modbus RTU协议的特点包括:
(1)简单性: Modbus RTU协议相对简单,易于实现和理解,适用于各种规模的系统。
(2)实时性: Modbus RTU通信通常具有较低的延迟,适用于实时性要求较高的应用场景。
(3)灵活性: 可以通过串口连接多个设备,实现点对点或多点通信。
(4)可靠性: Modbus RTU协议提供了CRC(Cyclic Redundancy Check)校验,用于检测通信数据的错误。
(5)广泛应用: 由于其简单性和可靠性,Modbus RTU协议在工业自动化中得到广泛应用,特别是在老旧系统的现代化改造中。
在Modbus RTU通信中,设备通过地址进行识别,并使用不同的功能码来执行不同的操作,例如读取数据、写入数据等。通信内容以二进制形式传输,因此在硬件层面通常采用串口通信,例如RS-485。
总的来说,Modbus RTU是一种用于工业自动化领域的通信协议,它提供了简单、实时和可靠的数据交换方式,使得各种设备可以方便地与控制系统进行通信。

2、ModbusRTU报文解析


大体如上图所描述,在Modbus RTU通信中,通信数据通过串口以二进制形式传输。
Modbus RTU帧的结构如下:
(1)起始符(Start of Frame):帧的起始由一段静默(没有通信)的时间标志着,称为“间隙”。
(2)设备地址(Address):1字节,表示Modbus设备的地址。
(3)功能码(Function Code):1字节,表示Modbus操作的类型(读、写等)。
(4)数据(Data):可变长度,包含操作的参数(寄存器地址、数量等)。
(5)CRC校验(Cyclic Redundancy Check):2字节,用于检测数据传输中的错误。
(6)结束符(End of Frame):帧的结束由一个固定的时间间隔标志着,称为“间隙”。

3、CRC算法有多少种?

CRC(循环冗余校验)是一种差错检测算法,有很多不同的变种和多项式。
以下是一些常见的CRC算法及其多项式:

以上只是一些常见的CRC算法,实际上,CRC算法可以根据需要选择不同的多项式。每个多项式都有不同的性能特征,适用于不同的应用场景。选择适当的CRC算法通常取决于数据传输的特性和错误检测的需求。

4、ModbusRTU选哪种CRC?

Modbus RTU协议通常使用的是CRC-16校验(Cyclic Redundancy Check with 16-bit polynomial),也被称为Modbus CRC。CRC-16校验使用了一个16位的多项式,具体而言是x^16 + x^15 + x^2 + 1。
在Modbus RTU通信中,CRC-16校验是标准的校验方式,它用于检测数据在传输过程中是否发生了错误。选择CRC-16的原因包括其良好的性能和广泛的应用。它能够检测到大多数单比特、双比特和其他常见的传输错误。
总的来说,CRC-16是Modbus RTU协议中常用的一种校验方式,因为它提供了较高的错误检测能力,适用于大多数的应用场景。

5、CRC计算的网站

CRC在线计算
(1)Modbus RTU计算示例
注意:由于大端序和小端序的存在,以下20EA在报文中可能是EA20。


二、一个Demo


1、示例程序
  1. from pymodbus.client import ModbusSerialClient

  2. # 配置串口参数
  3. COM_PORT = '/dev/ttyS0'  # 串口号(Windows系统可能是COM1、COM2等)
  4. BAUD_RATE = 9600  # 波特率
  5. PARITY = 'N'  # 奇偶校验('N'表示无校验,'E'表示偶校验,'O'表示奇校验)
  6. STOP_BITS = 1  # 停止位
  7. DATA_BITS = 8  # 数据位

  8. # 创建Modbus RTU客户端
  9. client = ModbusSerialClient(method='rtu', port=COM_PORT, baudrate=BAUD_RATE,
  10.                             parity=PARITY, stopbits=STOP_BITS, bytesize=DATA_BITS)

  11. # 连接到Modbus设备
  12. if client.connect():
  13.     print("设备连接成功")
  14.    
  15.     # 读取保持寄存器的值(示例地址为1,寄存器地址为0,读取一个寄存器)
  16.     response = client.read_holding_registers(address=0, count=1, slave=1)
  17.     if response.isError():
  18.         print("读取失败:", response)
  19.     else:
  20.         print("保持寄存器的值:", response.registers)

  21.     # 关闭连接
  22.     client.close()
  23. else:
  24.     print("设备连接失败")
复制代码
2、ModbusRTU与ModbusTCP功能码是一样的么?

Modbus RTU和Modbus TCP都是MODBUS协议的变种,因此,ModbusRTU和ModbusTCP使用相同的功能码
事实上,Modbus通信协议的功能码定义是通用的,无论是在RTU(Remote Terminal Unit)模式下使用串口通信,还是在TCP/IP网络上使用ModbusTCP,功能码的含义和用法都是相同的。

总结

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持脚本之家。

来源:https://www.jb51.net/python/323479oqp.htm
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