ModBus协议详解：从基础概念到C#实现RTU与TCP通讯

ModBus协议是莫迪康公司为了让PLC之间进行数据通信而设计出来的协议。它是一种总线协议，是一种一对多，上下级的关系。

它的应用广泛，具有免费开源，操作简单的有点，并且可以兼容串口和网络通讯，兼容也不错。

数据类型：输入布尔（输入线圈），输入寄存器，输出布尔（输出线圈），输出寄存器

布尔就是bool值，寄存器可以是int或者float类型

常用功能码

1、读取

读取输出线圈（Read Coils） 0x01

读取输入线圈（Read DisCrete Input）0x02，（主机只读）

读取输出寄存器（Read Holding Registers）0x03，

读取输入寄存器（Read Inpute Registers）0x04,（主机只读）

2、写入

写入单个线圈（Write Single Coil）0x05

写入单个寄存器（Write Single Register）0x06

写入多个线圈（Write Multple Coils）0x0F

写入多个寄存器（Write Multple Register）0x10

三种传输类型

1、ModbusRTU，用于串口通信，传递字节码，效率更高

流程是主机向从机发出请求，从站响应请求后，主站才能接收到数据。

主机报文：从站地址+功能码+起始地址+数据长度+校验位（从站地址，功能码占1个字节，起始地址、数据长度、检验位占2个字节）

数据长度可以看做是读取的行数

例如：从机的设备地址是01，功能码是读取输出寄存器03，起始寄存器地址是从第0开始读取，读取的数量是9，得出的报文就是：01 03 00 00 00 09 XX XX

从机报文：从站地址+功能码+数据的字节位数+数据+校验位（从站地址，功能码，数据的字节位数占1个字节，数据、检验位占2个字节）

例如：从机的设备地址是01，功能码是读取输出寄存器03，每次读取4个字节，从机传输的值都是65，得出的报文就是：01 03 04 00 41 00 41 XX XX

2、ModBusAscii，用于串口通信，传递Ascii码

3、ModBusTCP，用于网络传输

4、ModBusUDP，用于网络传输

5、ModBusRTUOverTCP/UDP，串口转网口通信

6、ModBusAsciiOverTCP/UDP，串口转网口通信

使用C#完成ModBus的RTU和TCP通讯

进行测试前需要用到Modbus Slave开启一个ModBus服务

1、RTU通讯（串口通讯）

复制代码

    var modbus = new HslCommunication.ModBus.ModbusRtu();
    modbus.SerialPortInni(cfg => {
        cfg.BaudRate = 9600;
        cfg.PortName = "COM2";
        cfg.Parity = System.IO.Ports.Parity.None;
        cfg.DataBits = 8;
        cfg.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One;

        // 每次写false
        cfg.RtsEnable = false;
    });

    // 设置超时时间
    modbus.ReceiveTimeOut = 5000;

    // 设置起始地址是否从0开始，有些情况是从1开始
    modbus.AddressStartWithZero = true;

    // 设置数据大小端
    modbus.DataFormat = HslCommunication.Core.DataFormat.CDAB;

    // 设置设备地址
    modbus.Station = 1;
    modbus.Crc16CheckEnable = true;
    modbus.IsClearCacheBeforeRead = false;
    var openResult = modbus.Open();
    if(openResult.IsSuccess == false)
    {
        MessageBox.Show("打开ModBus失败");
        return;
    }

    // 读取数据，从第0位开始，读取5个数据
    var readResult = await modbus.ReadInt16Async("0", 5);
    if(readResult.IsSuccess == true)
    {
        this.textBox1.Text = this.textBox1.Text + string.Join(",", readResult.Content) + Environment.NewLine;
    }

    // 继续读取另一个设备地址的Bool类型
    modbus.Station = 2;
    var readBool = await modbus.ReadBoolAsync("5");
    if (readResult.IsSuccess == true)
    {
        this.textBox1.Text = this.textBox1.Text + readBool.Content + Environment.NewLine;
    }

    // 写入数据
    modbus.Station = 1;
    var writeResult = await modbus.WriteAsync("0", (short)90);
    if (writeResult.IsSuccess == true)
    {
        this.textBox1.Text = this.textBox1.Text + "写入成功" + Environment.NewLine;
    }

2、TCP通讯

复制代码

    var modBus = new HslCommunication.ModBus.ModbusTcpNet("127.0.0.1");
    modBus.Port = 502;
    modBus.Station = 1;
    modBus.ConnectTimeOut = 10000;
    modBus.ReceiveTimeOut = 5000;
    modBus.AddressStartWithZero = true;
    modBus.IsStringReverse = false;
    modBus.DataFormat = HslCommunication.Core.DataFormat.CDAB;

    // 读取数据
    var result = await modBus.ReadInt16Async("0");
    if (result.IsSuccess)
    {
         this.textBox1.Text = this.textBox1.Text + result.Content + Environment.NewLine;
    }

    // 写入数据
    var resultWrite = await modBus.WriteAsync("1", 66);
    if (resultWrite.IsSuccess)
    {
        this.textBox1.Text = this.textBox1.Text + "写入成功" + Environment.NewLine;
    }