串口通讯继电器-modbus通信上位机调试软件工具项目开发案例

Posted 2023-02-24 i数采物联-上海/河南

项目需求分析书：
1.MODBUS专用调试工具界面要求：
1.1保留“MODBUS调试工具”中选择上位机的通信端口号及配置选择功能；
1.2保留“MODBUS调试工具”中发送、接收的报文显示区；
1.3保留“MODBUS调试工具”中03指令、06指令、10指令操作功能。
1.4新增加模块地址读取功能：读取目标地址的原始地址码并显示出来；
1.5新增加模块地址修改功能：从原始地址改为设定的目标地址；并显示是否成功。
1.6新增加选择通信波特率修改功能：将目标模块改为9600，19200，115200等；
1.7新增加四个控制操作功能：
1)控制目标地址可选择：指定地址1~125，或广播地址FF
2)目标地址的第一路继电器的闭合控制；
3)目标地址的第二路继电器的闭合控制；
4)目标地址的第三路继电器的闭合控制；
5)目标地址的第四路继电器的闭合控制；
1.8新增加控制状态数据位寄存器读取解析功能：

bit00 第1路继电器 1-闭合，表示工作；0-断开，表示备用。
bit01 第2路继电器 1-闭合，表示工作；0-断开，表示备用。
bit02 第3路继电器 1-闭合，表示工作；0-断开，表示备用。
bit03 第4路继电器 1-闭合，表示工作；0-断开，表示备用。
2.通信寄存器定义
寄存器号 寄器名称 访问类型 数据值范围
十进制 十六进制码
0 0 　 　
1 1 控制数据 R/W 数据为A5时：控制继电器第1路合，第2，3路分；
数据为B5时：控制继电器第2路合，第1，3路分；
数据为C5时：控制继电器第3路合，第1，2路分；
数据为FA时：停机，控制继电器第1，2，3，4路分；
2 2 控制状态 R 具体含义参见《终端机控制状态数据位定义》
3 3 备用 R
4 4 通信地址 R/W
5 5 通信波特率 R/W
… … 备用 R

终端机控制状态数据位定义
bit00 第1路继电器 1-闭合，表示工作；0-断开，表示备用。
bit01 第2路继电器 1-闭合，表示工作；0-断开，表示备用。
bit02 第3路继电器 1-闭合，表示工作；0-断开，表示备用。
bit03 第4路继电器 1-闭合，表示工作；0-断开，表示备用。
bit04 未定义，保留 未定义，保留
bit05 未定义，保留 未定义，保留
bit06 未定义，保留 未定义，保留
bit07 未定义，保留 未定义，保留

3.通信格式
3.1物理接口
通讯方式：串行RS232或RS485。
传输速率：4800、9600、19200，115200
字符格式：8位资料位、1位停止位、(无校验/奇校验/偶校验, 可设)。
3.2帧
3.2.1帧结构
帧结构如图所示，每帧内容包括：地址1BYTE，功能号1BYTE，资料nBYTE，校验2BYTE，采用MODBUS规约中的RTU方式，通讯帧以HEX码传送。
地址（ADDR） 功能号FC） 数据（DATA） 校验（CRC）
3.2.2地址（ADDR）
指本监测装置的MODBUS通信地址，范围为1-254可设。
3.2.3功能号
发给下位机的命令代码。
3.2.4数据
下行命令帧是命令的附加信息，上行响应帧是响应的数据。
3.2.5校验
采用CRC校验。
3.3命令解释
各命令必须严格按下面给出的格式下发，如果设置成功本监测装置则按响应格式响应，否则本监测装置不响应。–表示根据实际数值填写。
3.3.1读命令
03H命令 03H命令响应
装置地址码 – 装置地址码 –
功能码 03H 功能 03H
起始地址高字节 – 字节数 –
起始地址低字节 – 数据0 Hi字节 –
寄存器个数高字节 – 数据0 Lo低字节 –
寄存器个数低字节 – : :
CRC校验码高字节 – 数据N Hi字节 –
CRC校验码低字节 – 数据N Lo低字节 –
CRC校验码高字节 –
CRC校验码低字节 –
举例：请求读寄存器108-110的实例
请求 响应
装置地址码 01 装置地址码 01
功能码 03 功能 03
起始地址高字节 00 字节数 06
起始地址低字节 6B 寄存器值Hi(108) 02
寄存器个数高字节 00 寄存器值LO(108) 2B
寄存器个数低字节 03 寄存器值Hi(109) 00
CRC校验码高字节 74 寄存器值LO(109) 00
CRC校验码低字节 17 寄存器值Hi(110) 00
寄存器值LO(110) 64
CRC Hi 05
CRC Lo 7A

3.3.2写命令
06H命令 06H命令响应
装置地址码 – Slave Address –
功能码 06H Function Code 06H
寄存器地址高字节 – Reg. Hi –
起始地址低字节 – Reg. Lo –
数据 Hi高字节 – Data Hi –
数据Lo低字节 – Data Lo –
CRC校验码高字节 – CRC Hi –
CRC校验码低字节 – CRC Lo –

4.通信测试
4.1模块地址编写
地址范围从01~125，采用06命令写入04寄存器中；命令格式：
原地址 命令 寄存器号 新地址 校验码
XX 06 00 04 00 XX XX XX
举例：00 06 00 04 00 01 08 1A 表示将原为00的地址修改为01；
4.2 四个控制操作功能
（1）控制目标地址可选择：指定地址1~125，或广播地址FF，当选择FF时，总线上所有模块均被同步控制。
（2）目标地址模块的第一路继电器操作：
模块地址 命令 寄存器号 继电器控制数据 校验码
XX 06 00 01 00 A5 XX XX
（3）指定地址模块的第二路继电器操作：
模块地址 命令 寄存器号 继电器控制数据 校验码
XX 06 00 01 00 B5 XX XX
（4）指定地址模块的第三路继电器操作：
模块地址 命令 寄存器号 继电器控制数据 校验码
XX 06 00 01 00 C5 XX XX
（5）指定地址模块的三路继电器全关操作：
模块地址 命令 寄存器号 继电器控制数据 校验码
XX 06 00 01 00 FA XX XX
二、项目开发方案
使用python pyqt框架开发。借助硬件样品调试解决软件bug问题

软件界面如下：

三、项目交付调试现场：