Modbus协议

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，可以实现控制器相互之间、控制器经由网络和真实设备之间的通信。

它是一种Master/Slave协议，它并不关心是谁与谁在通信。

Modbus特点

• 标准开放、公开发表、无版税要求、无许可证费（没有费用）；
• 支持多种电气接口（RS232、RS422、RS485、RJ45）；各种介质传输（双绞线、网线），支持串口、网口；
• 格式简单、紧凑、通俗易懂，容易上手（好用） ；

提前准备仿真工具

Modbus Slave 从机模拟软件，用于开发和调试；
Modbus Poll 主机模拟软件；
Configure Virtual Serial Port Driver 虚拟串口端口软件；

• 启动虚拟串口助手

• 添加端口

• 启动主从机

• 从机连接串口（先连接从机）

• 从机连接成功

• 主机连接串口

• 主机连接成功

通过c#连接

• 关闭仿真工具的主机连接，使用c#代码替代仿真工具的主机连接

SerialPort对象

在System.IO.Ports命名空间，表示串行端口资源。

new SerialPort(portName, baudRate, parity, dataBits, stopBits);

SerialPort参数

BaudRate： 波特率，传输速率一般为9600

PortName： 端口名

Parity： 奇偶校验位

DataBits： 数据位，实际数据位，一般用8位

StopBits： 停止位

• 一般记住9600-N-8-1即可，9600波特率，N无检验位，8位数据位，1位停止位。

NModbus

• NModbus:是Modbus协议的C#实现。提供与Modbus从站兼容设备和应用程序的连接。支持ASCII、RTU、TCP和UDP协议。
• NModbus4: 一个github的开源实现类库,是NModbus的一个分支。
• 地址：https://github.com/NModbus4/NModbus4

相关读写方法： 每个方法都有各自的异步方法实现。

bool[] ReadCoils  读线圈                   01
bool[]ReadInputs  读输入线圈                 02
ushort[] ReadHoldingRegisters 读保持寄存器    03
ushort[] ReadInputRegisters  读输入寄存器       04
void WriteSingleCoil               写单线圈     05
void WriteSingleRegister        写单保存寄存器    06
void WriteMultipleCoils           写多线圈        15
void  WriteMultipleRegisters    写多保持寄存器      16
ushort[] ReadWriteMultipleRegisters  读写多个保持寄存器  23

NModbus4使用方式

1. 将NModbus4类库导入项目中（可直接在Nuget中搜索到并安装到当前项目中）
2. 引用命名空间
3. 开始使用

• 串口通信

   1）创建SerialPort对象，配置相关参数，打开串口
   2）调用相应方法创建Modbus主站对象（RTU、ASCII）
   3) 配置参数
   4）调用相关方法执行操作

• 网口通信

    1) 定义IP地址、端口号，创建TcpClient/UdpClient  
    2) 建立与远程的连接
    3）创建Modbus 主站对象（IP）
    4）配置相关参数
    5）调用相关方法执行操作

  打开连接

// 串口
SerialPort port = null;
// 串口通信主站
ModbusSerialMaster serialMaster = null;
// 网口通信主站
ModbusIpMaster ipMaster = null;
// 串口通信主站和网口通信主站都实现了的接口
IModbusMaster master = null;
bool isRTU= true;

// 1. 串口
port = new SerialPort("COM2", 9600, Parity.None, 8, StopBits.One);//创建串口
if(port != null) {
    port.Open();
    // RTU主站
    if (isRTU)
        serialMaster = ModbusSerialMaster.CreateRtu(port);
    else
        // Ascii
        serialMaster = ModbusSerialMaster.CreateAscii(port);
    master = serialMaster;

}

// 2. TCP网口
TcpClient tcpClient = new TcpClient();
tcpClient.Connect(192.168.1.100, 8000);//连接到主机
ipMaster = ModbusIpMaster.CreateIp(tcpClient);//Ip 主站
master = ipMaster;

// 3. UDP
UdpClient udpClient = new UdpClient();
udpClient.Connect(192.168.1.100, 8000);//连接到主机
ipMaster = ModbusIpMaster.CreateIp(udpClient);//Ip 主站
master = ipMaster;

关闭连接

if(port!=null&&port.IsOpen) port.Close();//关闭串口连接
// client是上面的tcp或udp连接
else if(client!=null &&client.Connected)
{
    client.Close();
}
master.Dispose();
lblMessage.Text = "关闭成功！";

数据

寄存器： 存储数据的容器，寄存器有多个，每个寄存器有编号，用寄存器地址区分不同的寄存器；

功能码：向服务器指示将执行哪种操作：位、字、双字；

• 仿真工具主站功能设置，一一对应

在菜单栏setUp -- Read Write Definition打开：

注意：主从站读写时，线圈寄存器应一一对应，线圈对应线圈，寄存器对应寄存器，否则无法读写；

数据读取

在从站对应的读取

private void btnRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
    string readType = cboReadTypes.Text.Trim();
    // 从站地址
    byte slaveAddr = byte.Parse(txtRSlaveId.Text.Trim());
    // 开始地址
    ushort startAddr = ushort.Parse(txtRStartAddress.Text.Trim());
    // 读取数量
    ushort readCount = ushort.Parse(txtCount.Text.Trim());
    switch(readType)
    {
        case "读线圈":
            bool[] blVals = master.ReadCoils(slaveAddr, startAddr, readCount);
            // 将读取到的blVals元素，true改为1，false改为0，再转成字符串以","连接
            txtReadDatas.Text = string.Join(",", blVals.Select(b => b ? "1" : "0"));
            break;
        case "读输入线圈":
            bool[] blInputVals = master.ReadInputs(slaveAddr, startAddr, readCount);
            txtReadDatas.Text = string.Join(",", blInputVals.Select(b => b ? "1" : "0"));
            break;
        case "读保持寄存器":
            ushort[] uDatas=  master.ReadHoldingRegisters(slaveAddr, startAddr, readCount);
            txtReadDatas.Text = string.Join(",", uDatas);
            break;
        case "读输入寄存器":
            ushort[] uDatas1 = master.ReadInputRegisters(slaveAddr, startAddr, readCount);
            txtReadDatas.Text = string.Join(",", uDatas1);
            break;
    }
}

数据写入

• 写单线圈

private void btnWrite_Click(object sender, EventArgs e)
{
    string writeType = cboWriteTypes.Text.Trim();
    string vals = txtRegisterWVals.Text.Trim();
    //从站地址
    byte slaveAddr = byte.Parse(txtWSlaveId.Text.Trim());
    //开始地址
    ushort startAddr = ushort.Parse(txtWStartAddress.Text.Trim());
    switch (writeType)
    {
        case "写单线圈":
            bool blVal = vals == "1" ? true : false;
            master.WriteSingleCoil(slaveAddr, startAddr, blVal);
            break;
        case "写单保持寄存器":
            // 转成无符号
            ushort uVal01 = ushort.Parse(vals);
            master.WriteSingleRegister(slaveAddr, startAddr, uVal01);
            break;
        case "写多线圈":
            bool[] blVals = vals.Split(',').Select(s => s == "1" ? true : false).ToArray();//bool数组
            master.WriteMultipleCoils(slaveAddr, startAddr, blVals);
            break;
        case "写多保持寄存器":
            ushort[] uVals02 = vals.Split(',').Select(s => ushort.Parse(s)).ToArray();
            master.WriteMultipleRegisters(slaveAddr, startAddr, uVals02);
            break;
    }
}

• 写单保持寄存器

• 写多线圈