场景
Windows上ModbusTCP模拟Master与Slave工具的使用：
Windows上ModbusTCP模拟Master与Slave工具的使用-CSDN博客
Modebus TCP
Modbus由MODICON公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准。
1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议：ModbusTCP。
Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。
标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口，采用master/slave方式通信。
Modbus的操作对象有四种：
线圈、离散输入、保持寄存器、输入寄存器。
Modbus功能码：
关于Java的开源库：
Jamod：
Java Modbus实现：Java Modbus库。该库由Dieter Wimberger实施。
ModbusPal：
ModbusPal是一个正在进行的Java项目，用于创建逼真的Modbus从站模拟器。
下面介绍基于Modebus4j实现读线圈状态数据。
由于预定义的数学函数和/或Python脚本，寄存器值是动态生成的。
ModbusPal依赖于RxTx进行串行通信，而Jython则依赖于脚本支持。
Modbus4J：
Serotonin Software用Java编写的Modbus协议的高性能且易于使用的实现。
支持ASCII，RTU，TCP和UDP传输作为从站或主站，自动请求分区，响应数据类型解析和节点扫描。
JLibModbus：
JLibModbus是java语言中Modbus协议的一种实现。jSSC和RXTX用于通过串行端口进行通信。
该库是一个经过积极测试和改进的项目。
注：
博客：
霸道流氓气质_C#,架构之路,SpringBoot-CSDN博客
实现
1、基于modbus4j实现线圈状态数据的读取。
modbus4j
GitHub - MangoAutomation/modbus4j: A high-performance and ease-of-use implementation of the Modbus protocol written in Java. Supports ASCII, RTU, TCP, and UDP transports as slave or master, automatic request partitioning and response data type parsing.
按照官网介绍，需要在pom文件中添加repository的配置
<repositories>
<repository>
<releases>
<enabled>false</enabled>
</releases>
<snapshots>
<enabled>true</enabled>
</snapshots>
<id>ias-snapshots</id>
<name>Infinite Automation Snapshot Repository</name>
<url>https://maven.mangoautomation.net/repository/ias-snapshot/</url>
</repository>
<repository>
<releases>
<enabled>true</enabled>
</releases>
<snapshots>
<enabled>false</enabled>
</snapshots>
<id>ias-releases</id>
<name>Infinite Automation Release Repository</name>
<url>https://maven.mangoautomation.net/repository/ias-release/</url>
</repository>
</repositories>添加位置
然后添加依赖
<dependency>
<groupId>com.infiniteautomation</groupId>
<artifactId>modbus4j</artifactId>
<version>3.0.3</version>
</dependency>2、新建modbus4j工具类
package com.badao.demo.utils;
import com.serotonin.modbus4j.BatchRead;
import com.serotonin.modbus4j.BatchResults;
import com.serotonin.modbus4j.ModbusFactory;
import com.serotonin.modbus4j.ModbusMaster;
import com.serotonin.modbus4j.exception.ErrorResponseException;
import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusInitException;
import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusTransportException;
import com.serotonin.modbus4j.ip.IpParameters;
import com.serotonin.modbus4j.locator.BaseLocator;
public class Modbus4jUtils {
/**
* 工厂。
*/
static ModbusFactory modbusFactory;
static {
if (modbusFactory == null) {
modbusFactory = new ModbusFactory();
}
}
/**
* 获取master
*
* @return
* @throws ModbusInitException
*/
public static ModbusMaster getMaster(String ip,int port) throws ModbusInitException {
IpParameters params = new IpParameters();
params.setHost(ip);
params.setPort(port);
// modbusFactory.createRtuMaster(wapper); //RTU 协议
// modbusFactory.createUdpMaster(params);//UDP 协议
// modbusFactory.createAsciiMaster(wrapper);//ASCII 协议
ModbusMaster master = modbusFactory.createTcpMaster(params, false);// TCP 协议
master.init();
return master;
}
/**
* 读取[01 Coil Status 0x]类型 开关数据
*
* @param slaveId
* slaveId
* @param offset
* 位置
* @return 读取值
* @throws ModbusTransportException
* 异常
* @throws ErrorResponseException
* 异常
*/
public static Boolean readCoilStatus(ModbusMaster master,int slaveId, int offset)
throws ModbusTransportException, ErrorResponseException {
// 01 Coil Status
BaseLocator<Boolean> loc = BaseLocator.coilStatus(slaveId, offset);
Boolean value = master.getValue(loc);
return value;
}
/**
* 读取[02 Input Status 1x]类型 开关数据
*
* @param slaveId
* @param offset
* @return
* @throws ModbusTransportException
* @throws ErrorResponseException
*/
public static Boolean readInputStatus(ModbusMaster master,int slaveId, int offset)
throws ModbusTransportException, ErrorResponseException {
// 02 Input Status
BaseLocator<Boolean> loc = BaseLocator.inputStatus(slaveId, offset);
Boolean value = master.getValue(loc);
return value;
}
/**
* 读取[03 Holding Register类型 2x]模拟量数据
*
* @param slaveId
* slave Id
* @param offset
* 位置
* @param dataType
* 数据类型,来自com.serotonin.modbus4j.code.DataType
* @return
* @throws ModbusTransportException
* 异常
* @throws ErrorResponseException
* 异常
*/
public static Number readHoldingRegister(ModbusMaster master,int slaveId, int offset, int dataType)
throws ModbusTransportException, ErrorResponseException {
// 03 Holding Register类型数据读取
BaseLocator<Number> loc = BaseLocator.holdingRegister(slaveId, offset, dataType);
Number value = master.getValue(loc);
return value;
}
/**
* 读取[04 Input Registers 3x]类型 模拟量数据
*
* @param slaveId
* slaveId
* @param offset
* 位置
* @param dataType
* 数据类型,来自com.serotonin.modbus4j.code.DataType
* @return 返回结果
* @throws ModbusTransportException
* 异常
* @throws ErrorResponseException
* 异常
*/
public static Number readInputRegisters(ModbusMaster master,int slaveId, int offset, int dataType)
throws ModbusTransportException, ErrorResponseException {
// 04 Input Registers类型数据读取
BaseLocator<Number> loc = BaseLocator.inputRegister(slaveId, offset, dataType);
Number value = master.getValue(loc);
return value;
}
/**
* 批量读取使用方法
*
* @throws ModbusTransportException
* @throws ErrorResponseException
* @throws ModbusInitException
* @return
*/
public static BatchResults<Integer> batchRead(ModbusMaster master,BatchRead<Integer> batchRead) throws ModbusTransportException, ErrorResponseException, ModbusInitException {
// 是否连续请求
batchRead.setContiguousRequests(false);
BatchResults<Integer> results = master.send(batchRead);
return results;
}
}3、使用方式
新建master
ModbusMaster master = Modbus4jUtils.getMaster(modebustcpIp, port);这里的ip和端口来自配置文件
单个读取数据
Boolean aBoolean = Modbus4jUtils.readCoilStatus(master, 1, 0);这里1代表slaveId,0代表offset
批量读取数据
BatchRead<Integer> batch = new BatchRead<>();
List<Locator> locatorList = locatorConfig.getLocatorList();
locatorList.forEach(locator -> batch.addLocator(locator.getId(), BaseLocator.coilStatus(locator.getSlaveId(),locator.getOffset())));
BatchResults<Integer> batchResults = Modbus4jUtils.batchRead(master, batch);
Boolean valueOne = (Boolean) batchResults.getValue(0);
Boolean valueTwo = (Boolean) batchResults.getValue(1);
Boolean valueThree = (Boolean) batchResults.getValue(2);这里批量读取的配置来自配置文件
4、业务示例
在定时任务中批量读取指定slaveId和offset的线圈状态数据
import com.badao.demo.config.LocatorConfig;
import com.badao.demo.entity.Locator;
import com.badao.demo.utils.Modbus4jUtils;
import com.serotonin.modbus4j.BatchRead;
import com.serotonin.modbus4j.BatchResults;
import com.serotonin.modbus4j.ModbusMaster;
import com.serotonin.modbus4j.exception.ErrorResponseException;
import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusInitException;
import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusTransportException;
import com.serotonin.modbus4j.locator.BaseLocator;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import java.time.LocalDateTime;
import java.util.List;
@Configuration
@EnableScheduling
public class GetModbusTCPDataTask {
@Value("${modebustcp.ip}")
private String modebustcpIp;
@Value("${modebustcp.port}")
private Integer port;
@Autowired
private LocatorConfig locatorConfig;
@Scheduled(fixedRateString = "2000")
public void getData() throws ModbusInitException {
ModbusMaster master = Modbus4jUtils.getMaster(modebustcpIp, port);
BatchRead<Integer> batch = new BatchRead<>();
List<Locator> locatorList = locatorConfig.getLocatorList();
locatorList.forEach(locator -> batch.addLocator(locator.getId(), BaseLocator.coilStatus(locator.getSlaveId(),locator.getOffset())));
try {
//单个读取
//Boolean aBoolean = Modbus4jUtils.readCoilStatus(master, 1, 0);
//批量读取
BatchResults<Integer> batchResults = Modbus4jUtils.batchRead(master, batch);
Boolean valueOne = (Boolean) batchResults.getValue(0);
Boolean valueTwo = (Boolean) batchResults.getValue(1);
Boolean valueThree = (Boolean) batchResults.getValue(2);
System.out.println(LocalDateTime.now());
System.out.println("valueOne:"+valueOne);
System.out.println("valueTwo:"+valueTwo);
System.out.println("valueThree:"+valueThree);
} catch (ModbusTransportException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ErrorResponseException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ModbusInitException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}5、本地测试效果
6、线上测试效果
线上使用RS485转以太网模块，会将其转换成MODBUS TCP服务端，端口为默认502，slaveid为2
通讯测试效果
7、SpringBoot中进行ModbusTCP通讯时提示：
com.serotonin.modbus4j.exception.ErrorResponseException:Illegal function
这是因为功能码不对应，使用Modbus Slave Definition定义的功能码为03 Holding Register(4x),而在代码中连接后执行的是读取线圈状态的功能码
所以将功能码修改对应即可
![系统学习Python——装饰器：函数装饰器-[装饰器状态保持方案：外层作用域和全局变量]](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/4d039baa65ad441e9f2d18c246a0ee33.png)
