php对接Modbus设备详细讲解

Posted 2023-04-13 泽一年

1、下载ModbusMaster类库文件

参考地址：https://hotexamples.com/examples/-/ModbusMaster/-/php-modbusmaster-class-examples.html

下载地址1：https://github.com/sergejey/majordomo-modbus    //功能码比较全，无案例

下载地址2：https://github.com/krakorj/phpmodbus  //类库功能码少，有案例

工具：

1.  Modbus Slave： 从机端模拟软件，这里测试可以把他作为服务端，PHP为客户端就是取该机子的数据。

2.   Modbus Poll： 主机仿真器，用于测试和调试Modbus从设备，这里测试也只是把他当做客户端使用。

3.   ModScan32：  主机/从机模拟程序 ，以后介绍。

4.   MThings：  一个国产免费软件， 既可以模拟主机设备 又可以模拟从机设备，以后介绍。

工具操作：

一.  Modbus Poll

1. 创建TCP/IP连接。

(1). 点击connection->connection，弹出参数窗口，可以按下面确

(2). 修改为slave机子对应的IP地址和端口，点击保存。

 

(3). 连接成功后，查看读写定义，可以按指定slave配置修改。

配置函数，点击setup->Read/Write Definition，弹出参数窗口，默认OK就可以。

Slave ID：设备从地址ID

Function：功能码

 

 

 

(4). 连接失败，Mbpoll面板会提示红色字体。面板文字说明如下。

Tx = 4表示向主站发送数据帧次数，图中为4次； Error = 0表示通讯错误次数，图中为0次； ID = 1表示模拟的Modbus子设备的设备地址，图中地址为1；F = 03表示所使用的Modbus功能码，图中为03功能码； SR = 1000ms表示扫描周期。红字部分，表示当前的错误状态，“No Connection”表示未连接状态。

(5). 查看读写数据。

 

 

 

 

 

FC3读取参数功能码PHP案例（readMultipleRegisters）

FC3参数讲解

require_once (__FILE__) . \'/modbus/ModbusMaster.php\';
// Create Modbus object
$modbus = new ModbusMaster($HOST, $PROTOCOL);
// FC3
$recData = $modbus->readMultipleRegisters($DEVICE_ID, $REQUEST_START, $REQUEST_TOTAL);

注释：

HOST: modbus设备IP地址

PROTOCOL：通讯协议（TCP/UDP）

DEVICE_ID：设备从地址(slave ID)

REQUEST_START：寄存器地址起始位置

REQUEST_TOTAL：要读多少个数据。当想读五个监控项数据时，返回的数据是做了转换的，返回的是有十个键值的一维数组，需要两两16进制合并在转换10进制才可得到真实值。

FC3读取参数php demo

require_once (__FILE__) . \'/modbus/ModbusMaster.php\';

// Create Modbus object
$modbus = new ModbusMaster("192.168.0.15", "TCP");
try 
    // FC3
        $recData = $modbus->readMultipleRegisters(1, 0, 5);

catch (Exception $e) 
    // Print error information if any
    echo $modbus;
    echo $e;
    exit;

// 获取到的$recData数据需要做一下转换

foreach($recData as $k =>$v)
        $recData[$k] = ($v); //转换成16

$con = [];
for($i=0;$i<($recData);$i++)
        $res = $i%2;
        if($res == 0)
                $str16=$recData[$i].$recData[$i+1]; //两两合并
                $con[] = ($str16); //转换成十进制
        

($con);die;

FC5写入单个状态功能码PHP案例（writeSingleCoil）

FC5写入单个状态php demo

require_once (__FILE__) . \'/modbus/ModbusMaster.php\';

// Create Modbus object
$modbus = new ModbusMaster("192.168.0.100", "TCP");
// Data to be writen
$data_set = array(TRUE);
try 
    // FC5
    $modbus->writeSingleCoil(1, 0, $data_set);

catch (Exception $e) 
    // Print error information if any
    echo $modbus;
    echo $e;
    exit;


// Print status information
echo $modbus;

FC6写入单个参数功能码PHP案例（writeSingleRegister）

FC6写入单个参数php demo

require_once (__FILE__) . \'/modbus/ModbusMaster.php\';

// Create Modbus object
//$modbus = new ModbusMaster("192.168.0.100", "UDP");
$modbus = new ModbusMaster("192.168.0.14", "TCP");
// Data to be writen
$data_set = array(16000);
$dataTypes = array("INT"); 
$swapregs = false;
try 
    // FC6
        $recData = $modbus->writeSingleRegister(1, 0, $data_set, $dataTypes, $swapregs);

catch (Exception $e) 
    // Print error information if any
    $rec[\'LOG\'] = (\'Y-m-d H:i:s\') . " FC6 Error: $modbus $e\\n" . $rec[\'LOG\'];
    exit;


// Print status information
echo $modbus;

 

物联网RTU（Modbus TCP协议）Java接口开发及Modbus Slave仿真使用

　　在物联网体系中，经常用到RTU（远程终端单元），RTU是负责对现场信号、工业设备的监测和控制，通常由信号输入/出模块、微处理器、有线/无线通讯设备、电源及外壳等组成，由微处理器控制，并支持网络系统。

　　在物联网应用平台上，需要通过RTU与现场设备对接，采集现场数据、控制设备，通过网络与RTU连接，主要是采用Modbus TCP协议。

　　Modbus是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一种通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一个控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。

　　物联网应用软件开发，需要与RTU接口，为了方便软件开发，降低对物联网设备的依赖，Modbus仿真软件也就出现，对此，物联网开发人员应该很熟悉，但是对于普通互联网开发人员，还是很陌生的，为此，此文介绍ModbusTCP仿真软件使用和基于Netty的RTU java接口开发。

1、ModbusTCP仿真

　　ModbusSlave（软件官方网站地址）是一个从站设备仿真软件，它用于接收主设备的命令包，并回送数据包；可用于测试和调试Modbus主站设备，便于观察Modbus通信过程中的各种报文。ModbusPoll及ModbusSlave支持ModbusRTU, ASCII,TCP/IP等协议。

　　首先，了解MODBUS支持的部分功能代码，以十进制表示，如下表所示。

代码	中文名称	英文名称	位操作/字操作	操作数量
01	读线圈状态	READ COIL STATUS	位操作	单个或多个
02	读离散输入状态	READ INPUT STATUS	位操作	单个或多个
03	读保持寄存器	READ HOLDING REGISTER	字操作	单个或多个
04	读输入寄存器	READ INPUT REGISTER	字操作	单个或多个
05	写线圈状态	WRITE SINGLE COIL	位操作	单个
06	写单个保持寄存器	WRITE SINGLE REGISTER	字操作	单个
15	写多个线圈	WRITE MULTIPLE COIL	位操作	多个
16	写多个保持寄存器	WRITE MULTIPLE REGISTER	字操作	多个

　　参数设置：
　　点击菜单“Setup”中“Slave Definition.. F2”进行参数设置，会弹出如下图对话框

　　其中：
　　（1）Slave ID：设备ID；
　　（2）Function：对应上表所对应的Modbus功能，例如本文所选用的“03 Holding Register…”，与下文Java代码“见类ReadHoldingRegistersResponse ”所对应。
　　（3）Address：寄存器地址；
　　（4）Quantity：数量。

　　打开ModbusSlave软件，为方便起见，本文采用默认的地址（localhost，与下文第二段代码对应“见类ClientForTests ”），功能码，寄存器数量，单击Connection->connect，在弹出的窗口设置connection为TCP/IP，端口Port设置为30502，点击OK，如下图所示，从端配置完毕。

　　注意：
　　（1）本文连接Connection采用Modbus TCP/IP协议；
　　（2）网络地址为本地地址，127.0.0.1；
　　（3）端口与下文第二段代码“见类ClientForTests”中的地址和端口设置为“30502”；
　　（4）选择“Ignore Unit ID”，如果不选择，测试程序返回空值。

2、基于Netty实现RTU接口

　　本文Java代码，来源于modjn（https://github.com/klymenek/modjn），基于Netty 4.x实现Modbus TCP客户端和服务端（Modbus TCP client/server implementation in Java with Netty 4.x）。

package de.gandev.modjn.example;

import de.gandev.modjn.ModbusClient;
import de.gandev.modjn.entity.exception.ConnectionException;
import de.gandev.modjn.entity.exception.ErrorResponseException;
import de.gandev.modjn.entity.exception.NoResponseException;
import de.gandev.modjn.entity.func.response.ReadCoilsResponse;
import de.gandev.modjn.entity.func.response.ReadHoldingRegistersResponse;

import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
/**
 * @author XiaoYW
 *
 */
public class TestModbusSlave 

    public static void main(String[] args) 
        ModbusClient modbusClient = ClientForTests.getInstance().getModbusClient();

        ReadCoilsResponse readCoils = null;
        try 
            readCoils = modbusClient.readCoils(12321, 5);
         catch (NoResponseException | ErrorResponseException | ConnectionException ex) 
            Logger.getLogger(Example.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex.getLocalizedMessage());
        
        System.out.println(readCoils);

        ReadHoldingRegistersResponse readHolding = null; 
        try 
            readHolding = modbusClient.readHoldingRegisters(2200,10);
         catch (NoResponseException | ErrorResponseException | ConnectionException ex) 
            Logger.getLogger(Example.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex.getLocalizedMessage());
        
        System.out.println(readHolding);
        modbusClient.close();
    

　　客户端测试代码，如下文所示。

package de.gandev.modjn.example;

import de.gandev.modjn.ModbusClient;
import de.gandev.modjn.entity.exception.ConnectionException;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;

/**
 *
 * @author ares
 */
public class ClientForTests 

    private final ModbusClient modbusClient;

    private ClientForTests() 
        modbusClient = new ModbusClient("localhost" /*
                 * "192.168.1.55"
                 */, 30502); //ModbusConstants.MODBUS_DEFAULT_PORT);

        try 
            modbusClient.setup();
         catch (ConnectionException ex) 
            Logger.getLogger(ClientForTests.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        
    

    public ModbusClient getModbusClient() 
        return modbusClient;
    

    public static ClientForTests getInstance() 
        return ClientAndServerHolder.INSTANCE;
    

    private static class ClientAndServerHolder 

        private static final ClientForTests INSTANCE = new ClientForTests();
    

　　以Java应用程序运行，运行结果：

ReadCoilsResponsebyteCount=1, coilStatus=0, 3
ReadHoldingRegistersResponsebyteCount=20, 
inputRegisters=register_0=2, register_1=0, register_2=0, register_3=3, register_4=0, register_5=0, register_6=8, register_7=0, register_8=0, register_9=0

参考：

《谈谈基于Netty实现Restful搭建服务架构思路》 CSDN博客 肖永威 2018年7月
《Modbus学习总结》 CSDN博客 深之JohnChen的专栏 2017年9月