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C# ModBus Tcp讀寫數(shù)據(jù) 與服務(wù)器進行通訊

 pphsy 2019-01-02

前言



 本文將使用一個NuGet公開的組件技術(shù)來實現(xiàn)一個ModBus TCP的客戶端，方便的對Modbus tcp的服務(wù)器進行讀寫，這個服務(wù)器可以是電腦端C#設(shè)計的，也可以是PLC實現(xiàn)的，也可以是其他任何支持這個通信協(xié)議的服務(wù)器。


github地址：https://github.com/dathlin/HslCommunication 如果喜歡可以star或是fork，還可以打賞支持。


 


在Visual Studio 中的NuGet管理器中可以下載安裝，也可以直接在NuGet控制臺輸入下面的指令安裝：



1
Install-Package HslCommunication


NuGet安裝教程  http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7705014.html


技術(shù)支持QQ群：群1：592132877（滿）  群2：948305931  （組件的版本更新細(xì)節(jié)也將第一時間在群里發(fā)布）組件API地址：http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7703805.html


 


關(guān)于兩種模式



在PLC端，包括三菱和西門子，歐姆龍以及Modbus Tcp客戶端的訪問器上，都支持兩種模式，短連接模式和長連接模式，現(xiàn)在就來解釋下什么原理。


短連接：每次讀寫都是一個單獨的請求，請求完畢也就關(guān)閉了，如果服務(wù)器的端口僅僅支持單連接，那么關(guān)閉后這個端口可以被其他連接復(fù)用，但是在頻繁的網(wǎng)絡(luò)請求下，容易發(fā)生異常，會有其他的請求不成功，尤其是多線程的情況下。


長連接：創(chuàng)建一個公用的連接通道，所有的讀寫請求都利用這個通道來完成，這樣的話，讀寫性能更快速，即時多線程調(diào)用也不會影響，內(nèi)部有同步機制。如果服務(wù)器的端口僅僅支持單連接，那么這個端口就被占用了，比如三菱的端口機制，西門子的Modbus tcp端口機制也是這樣的。以下代碼默認(rèn)使用短連接，方便測試。


在短連接的模式下，每次請求都是單獨的訪問，所以沒有重連的困擾，在長連接的模式下，如果本次請求失敗了，在下次請求的時候，會自動重新連接服務(wù)器，直到請求成功為止。另外，盡量所有的讀寫都對結(jié)果的成功進行判斷。


 


特別感謝




  • 網(wǎng)友：陳恩富                  對float,int數(shù)據(jù)的讀取測試，才修復(fù)了權(quán)重位顛倒的BUG。

  • 網(wǎng)友：U4幸福的蝸牛      發(fā)現(xiàn)了博客上錯誤的一個方法名稱，已于2018年1月8日13:34:39更新。并反饋了一些特殊設(shè)備（modbus tcp服務(wù)器）的讀取數(shù)據(jù)的BUG。已修復(fù)。


 


隨便聊聊



只要是網(wǎng)絡(luò)訪問，就會存在主從的區(qū)別，此處的設(shè)計模式是客戶端主動請求服務(wù)器數(shù)據(jù)，然后接收服務(wù)器的反饋數(shù)據(jù)，支持原生的指令收發(fā)，支持其他一些方便的API收發(fā)。特殊功能碼需要使用原生收發(fā)的API，本組件支持如下的功能操作：



  • 0x01    讀取線圈的操作，

  • 0x02    讀取離散的操作，

  • 0x03    讀取寄存器的值，

  • 0x05    寫一個線圈操作，

  • 0x06    寫一個寄存器值，

  • 0x0F    批量寫線圈操作，

  • 0x10    批量寫寄存器值，


 如果你的設(shè)備需要這些功能之外的數(shù)據(jù)，可以使用原生API方法，但是這個方法的前提就是你對MODBUS TCP協(xié)議非常清晰才可以，如果你不了解這個協(xié)議，可以參照下面的博客說明：


 http://blog.csdn.net/thebestleo/article/details/52269999


 如果你需要搭建自己的ModBus服務(wù)器，可以參照這邊文章：http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7782315.html


 在你開發(fā)自己的客戶端程序之前，可以先用MODBUS測試工具進行測試，以下地址的一個開源項目就是基于這個組件開發(fā)的Modbus tcp測試工具，可直接用于讀寫測試。


 ModbusTcpServer.zip


  


 


訪問測試項目



下面的一個項目是這個組件的訪問測試項目，您可以進行初步的訪問的測試，免去了您寫測試程序的麻煩，這個項目是和三菱，西門子PLC的訪問寫在一起的?？梢酝瑫r參考。


下載地址為：HslCommunicationDemo.zip



 


 


Reference



 


ModBus組件所有的功能類都在 HslCommunication.ModBus命名空間，所以再使用之前先添加



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2
using HslCommunication.ModBus;
using HslCommunication;


　　


How to Use



 


實例化：


在使用讀寫功能之前必須先進行實例化：



1
private ModbusTcpNet busTcpClient = new ModbusTcpNet("192.168.1.195", 502, 0x01);   // 站號1


上面的實例化指定了服務(wù)器的IP地址，端口號（一般都是502），以及自己的站號，允許設(shè)置為0-255，后面的兩個參數(shù)有默認(rèn)值，在實例化的時候可以省略。



1
private ModbusTcpNet busTcpClient = new ModbusTcpNet("192.168.1.195");   // 端口號502，站號1


 


注意：在Modbus服務(wù)器的設(shè)備里，大部分的設(shè)備都是從地址0開始的，有些特殊的設(shè)備是從地址1開始的，所以本組件里面，默認(rèn)從地址0開始，如果想要從地址1開始，那么就需要如下的配置：



1
busTcpClient.AddressStartWithZero = False;


 


 


上面兩個聲明選擇其中一個就行了。然后實例化之后(也可以放在窗體的Load方法中)就可以調(diào)用下面的方法切換為長連接了，



1
busTcpClient.ConnectServer();


 關(guān)閉的話，調(diào)用如下的方法



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busTcpClient.ConnectClose( );


 


 


 


以下代碼演示常用的讀寫操作，為了方便起見，不再對IsSuccess判斷，一般都是成功的：



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private void userButton30_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // 讀取操作
    bool coil100 = busTcpClient.ReadCoil("100").Content;   // 讀取線圈100的通斷
    short short100 = busTcpClient.ReadInt16("100").Content; // 讀取寄存器100的short值
    ushort ushort100 = busTcpClient.ReadUInt16("100").Content; // 讀取寄存器100的ushort值
    int int100 = busTcpClient.ReadInt32("100").Content;      // 讀取寄存器100-101的int值
    uint uint100 = busTcpClient.ReadUInt32("100").Content;   // 讀取寄存器100-101的uint值
    float float100 = busTcpClient.ReadFloat("100").Content; // 讀取寄存器100-101的float值
    long long100 = busTcpClient.ReadInt64("100").Content;    // 讀取寄存器100-103的long值
    ulong ulong100 = busTcpClient.ReadUInt64("100").Content; // 讀取寄存器100-103的ulong值
    double double100 = busTcpClient.ReadDouble("100").Content; // 讀取寄存器100-103的double值
    string str100 = busTcpClient.ReadString("100", 5).Content;// 讀取100到104共10個字符的字符串
    // 寫入操作
    busTcpClient.WriteCoil("100", true);// 寫入線圈100為通
    busTcpClient.Write("100", (short)12345);// 寫入寄存器100為12345
    busTcpClient.Write("100", (ushort)45678);// 寫入寄存器100為45678
    busTcpClient.Write("100", 123456789);// 寫入寄存器100-101為123456789
    busTcpClient.Write("100", (uint)123456778);// 寫入寄存器100-101為123456778
    busTcpClient.Write("100", 123.456);// 寫入寄存器100-101為123.456
    busTcpClient.Write("100", 12312312312414L);//寫入寄存器100-103為一個大數(shù)據(jù)
    busTcpClient.Write("100", 12634534534543656UL);// 寫入寄存器100-103為一個大數(shù)據(jù)
    busTcpClient.Write("100", 123.456d);// 寫入寄存器100-103為一個雙精度的數(shù)據(jù)
    busTcpClient.Write("100", "K123456789");
     
}


 


下面再分別講解嚴(yán)格的操作，以及批量化的復(fù)雜的讀寫操作，假設(shè)你要讀取1000個M，循環(huán)讀取1千次可能要3秒鐘，如果用了下面的批量化讀取，只需要50ms，但是需要你對字節(jié)的原理比較熟悉才能得心應(yīng)手的處理


 


 


讀取線圈API：


 在此處舉例讀取地址為0，長度為10的線圈數(shù)量，讀取出來的數(shù)據(jù)已經(jīng)自動轉(zhuǎn)化成了bool數(shù)組，方便的進行二次處理：



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private void userButton8_Click(object sender,EventArgs e)
{
    HslCommunication.OperateResult<bool[]> read = busTcpClient.ReadCoil("0", 10);
    if(read.IsSuccess)
    {
        bool coil_0 = read.Content[0];
        bool coil_1 = read.Content[1];
        bool coil_2 = read.Content[2];
        bool coil_3 = read.Content[3];
        bool coil_4 = read.Content[4];
        bool coil_5 = read.Content[5];
        bool coil_6 = read.Content[6];
        bool coil_7 = read.Content[7];
        bool coil_8 = read.Content[8];
        bool coil_9 = read.Content[9];
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
    }
}


　　當(dāng)然也可以用組件提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換API實現(xiàn)數(shù)據(jù)提?。?/p>

讀取離散數(shù)據(jù)：


讀取離散數(shù)據(jù)和讀取線圈的代碼幾乎是一致的，處理方式也是一致的，只是方法名稱改成了：



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private void userButton8_Click(object sender,EventArgs e)
{
    HslCommunication.OperateResult<bool[]> read = busTcpClient.ReadDiscrete("0", 10);
    if(read.IsSuccess)
    {
        bool coil_0 = read.Content[0];
        bool coil_1 = read.Content[1];
        bool coil_2 = read.Content[2];
        bool coil_3 = read.Content[3];
        bool coil_4 = read.Content[4];
        bool coil_5 = read.Content[5];
        bool coil_6 = read.Content[6];
        bool coil_7 = read.Content[7];
        bool coil_8 = read.Content[8];
        bool coil_9 = read.Content[9];
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
    }
}


讀取寄存器數(shù)據(jù)：


 假設(shè)我們需要讀取地址為0，長度為10的數(shù)據(jù)，也即是10個數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)2個字節(jié)，總計20個字節(jié)的數(shù)據(jù)。下面解析數(shù)據(jù)前，先進行了假設(shè)，你在解析自己的數(shù)據(jù)前可以參照下面的解析



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private void userButton10_Click(object sender, EventArgs e)
{
    HslCommunication.OperateResult<byte[]> read = busTcpClient.Read("0", 10);
    if (read.IsSuccess)
    {
        // 共返回20個字節(jié)，每個數(shù)據(jù)2個字節(jié)，高位在前，低位在后
        // 在數(shù)據(jù)解析前需要知道里面到底存了什么類型的數(shù)據(jù)，所以需要進行一些假設(shè)：
        // 前兩個字節(jié)是short數(shù)據(jù)類型
        short value1 = busTcpClient.ByteTransform.TransInt16(read.Content, 0);<br>
        // 接下來的2個字節(jié)是ushort類型
        ushort value2 = busTcpClient.ByteTransform.TransUInt16(read.Content, 2);<br>
        // 接下來的4個字節(jié)是int類型
        int value3 = busTcpClient.ByteTransform.TransInt32(read.Content, 4);<br>
        // 接下來的4個字節(jié)是float類型
        float value4 = busTcpClient.ByteTransform.TransFloat(read.Content, 8);<br>
        // 接下來的全部字節(jié)，共8個字節(jié)是規(guī)格信息
        string speci = Encoding.ASCII.GetString(read.Content, 12, 8);
        // 已經(jīng)提取完所有的數(shù)據(jù)
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
    }
}


寫一個線圈：


寫一個線圈，這個相對比較簡單，假設(shè)我們需要寫入線圈0，為通



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private void userButton11_Click(object sender, EventArgs e)
{
    HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteCoil("0", true);
    if (write.IsSuccess)
    {
        // 寫入成功
        textBox1.Text = "寫入成功";
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
    }
}


寫一個寄存器：


寫一個寄存器的操作也是非常的方便，在這里提供了三個重載的方法，允許使用三種方式寫入：分別寫入，short，ushort，byte三種：



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private void userButton12_Click(object sender, EventArgs e)
{
    short value = -1234;
    HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteOneRegister("0", value);
    if (write.IsSuccess)
    {
        // 寫入成功
        textBox1.Text = "寫入成功";
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
    }
}


　　



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private void userButton12_Click(object sender, EventArgs e)
{
    ushort value = 56713;
    HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteOneRegister("0", value);
    if (write.IsSuccess)
    {
        // 寫入成功
        textBox1.Text = "寫入成功";
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
    }
}


　　



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private void userButton12_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // 0x00為高位，0x10為低位
    HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteOneRegister("0", 0x00, 0x10);
    if (write.IsSuccess)
    {
        // 寫入成功
        textBox1.Text = "寫入成功";
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
    }
}


 


批量寫入線圈：



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private void userButton13_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 線圈0為True，線圈1為false，線圈2為true.....等等，以此類推，數(shù)組長度多少，就寫入多少線圈
            bool[] value = new bool[] { true, false, true, true, false, false };
            HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteCoil("0", value);
            if (write.IsSuccess)
            {
                // 寫入成功
                textBox1.Text = "寫入成功";
            }
            else
            {
                MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
            }
        }


　　


批量寫入寄存器：


第一種情況寫入一串short數(shù)組，這種情況比較簡單：



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private void userButton14_Click(object sender, EventArgs e)
{
    short[] value = new short[] { -1234, 467, 12345 };
    HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.Write("0", value);
    if (write.IsSuccess)
    {
        // 寫入成功
        textBox1.Text = "寫入成功";
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
    }
}


第二情況寫入一串ushort數(shù)組，也是比較簡單：



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private void userButton14_Click(object sender, EventArgs e)
{
    ushort[] value = new ushort[] { 46789, 467, 12345 };
    HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.Write("0", value);
    if (write.IsSuccess)
    {
        // 寫入成功
        textBox1.Text = "寫入成功";
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
    }
}


比較復(fù)雜的是寫入自定義的數(shù)據(jù)，按照上述讀取寄存器，比如我需要寫入寄存器0，寄存器1共同組成的一個int數(shù)據(jù)，那么我們這么寫：



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private void userButton15_Click(object sender, EventArgs e)
{
    int value = 12345678;// 等待寫入的一個數(shù)據(jù)
    HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.Write("0", value);
    if (write.IsSuccess)
    {
        // 寫入成功
        textBox1.Text = "寫入成功";
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
    }
}


其他數(shù)據(jù)參考這個就行，如果有不明白的，可以聯(lián)系上面的QQ群。


 


模式切換(支持熱切換，想什么時候切換都可以)：


上面默認(rèn)都是使用短連接的機制，如果需要使用長連接的話，這種通訊模式更加穩(wěn)定。多線程已經(jīng)同步。


 



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private void userButton11_Click(object sender, EventArgs e)
{
    modBusTcpClient.ConnectServer();
}


 執(zhí)行完這一行代碼后，一般在實例化后面就可以切換長連接了，會返回一個OperateResult對象，連接成功IsSuccess為True，后面所有的讀寫操作都調(diào)用同一個通信通道。如果想要切換回短連接。



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modBusTcpClient.ConnectClose();


 


究極數(shù)據(jù)操作，使用原生的報文來操作數(shù)據(jù)：


傳入一個字節(jié)數(shù)組，數(shù)據(jù)內(nèi)容和原生的數(shù)據(jù)一致，比如我要通過原生API讀取寄存器地址為0，長度為3的數(shù)據(jù)，那么字節(jié)的HEX標(biāo)識形式為 00 00 00 00 00 06 00 03 00 00 00 03



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private void userButton2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    byte[] data = HslCommunication.BasicFramework.SoftBasic.HexStringToBytes("00 00 00 00 00 06 00 03 00 00 00 03");
    HslCommunication.OperateResult<byte[]> read = busTcpClient.ReadFromCoreServer(data);
    if(read.IsSuccess)
    {
        // 獲取結(jié)果，并轉(zhuǎn)化為Hex字符串，方便顯示
        string result = HslCommunication.BasicFramework.SoftBasic.ByteToHexString(read.Content, ' ');
    }
    else
    {
        MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
    }
}


　　上述代碼在操作時用了一個轉(zhuǎn)化機制，輸入為十六進制的文本，轉(zhuǎn)化為byte[]數(shù)據(jù)，中間的分割符可以為空格，可以為'-'，也可以為','，'_'等等等等，調(diào)用了組件基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化功能。

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