14、modbus poll 使用教程小记1

开发平台：Win10 64位
Modbus Slave版本：64位 7.0.0
Modbus Poll版本：64位 7.2.2
因为项目中经常会用到modbus协议，所以就避免不了的要使用modbus测试工具，Modbus Slave/Poll无疑是众多测试工具中应用最广泛的。

文章目录

一、Modbus 协议
二、Modbus Slave(Server-从站)
- 2.1 窗口状态栏
- 2.2 连接
- 2.3 新建保存
- 2.4 配置窗口信息
- 2.5 数据操作
三、Modbus Poll(Client-主站)
- 3.1 状态框
- 3.2 创建连接
- 3.3 配置窗口信息
- 3.4 修改寄存器值(06或16功能码时生效)：
- 3.5 显示
四、总结
五、参考文献
- 5.1 https://www.cnblogs.com/The-explosion/p/11512677.html
- 5.2 https://blog.csdn.net/u012749085/article/details/125270869

一、Modbus 协议

Modbus协议是一种通用通讯协议并且已广泛应用于当今工业控制领域。控制器相互之间或控制器经由网络（如以太网）可以通过此协议和其它设备之间进行通信。Modbus协议使用的是主从通讯技术，即由主设备主动查询和操作从设备。一般将主控设备方所使用的协议称为Modbus Master，从设备方使用的协议称为Modbus Slave。典型的主设备包括工控机和工业控制器等，典型的从设备如PLC可编程控制器等。
Modbus通讯物理接口：

串口（包括RS232、RS485和RS422）。
以太网口。
通讯方式：
1、异步串行传输（各种介质如有线RS-232-/422/485/；光纤、无线等）：对应的通信模式是Modbus RTU或Modbus ASCII。
2、以太网：对应的通信模式是Modbus TCP/IP。
3、高速令牌传递网络：对应的通信模式是Modbus PLUS。
其通信遵循以下的过程：主设备向从设备发送请求，从设备分析并处理主设备的请求，然后向主设备发送结果。Modbus的工作方式是请求/应答，每次通讯都是主站先发送指令，可以是广播，或是向特定从站的单播；从站响应指令，并按要求应答，或者报告异常。当主站不发送请求时，从站不会自己发出数据，从站和从站之间不能直接通讯。

报文格式：表头 + 功能码 + 数据区 + 校验码
Modbus TCP基于以太网和TCP/IP协议，Modbus RTU和Modbus ASCII则是使用异步串行传输（通常是RS-232/422/485）。

如图所示，串行传输的物理层是RS-485或RS-232，数据链路层是Modbus的串行传输协议；Modbus TCP传输的1、2、3、4层实现和日常所见的以太网、因特网一样，Modbus默认采用的TCP端口号是502。
以太网（modbus tcp/ip）
对于Modbus TCP而言，主站通常称为Client，从站称为Server；而对于Modbus RTU和Modbus ASCII来说，主站是Master，从站是Slave。

二、Modbus Slave(Server-从站)

modbus slave和modbus poll是一款modbus开发和调试工具，具备Modbus从机/主机程序模拟功能，可以非常方便的进行modbus调试。其中Modbus Slave是一个模拟Modbus协议从机的上位机软件，主要用于模拟测试跟其他主机设备通信的过程。该软件内部封装标准Modbus协议栈，通过图形化界面使得操作更为简便。目前软件支持01、02、03、04、05、06、15、16功能码，原始报文查看，数据记录等功能，是调试Modbus协议栈的好帮手。

2.1 窗口状态栏

打开软件后，界面一般如下图所示，其中
ID：表示当前窗口通信的从机地址（Slave ID）
F：表示当前窗口的功能码（Function）
No Connection：表示当前窗口的未连接。
在这里插入图片描述

2.2 连接

两种连接方式：

普通连接：点击菜单栏"Connection"->“Connect…”（或者按快捷键F3）弹出连接配置窗口。连接选项有多个，“Serial Port”–当前是用串口通信。如果使用的是TCP/IP，则选择“Modbus/TCP”。

Serial Port(串口)配置：在配置窗口中配置好端口号、波特率、数据位、校验位、停止位，一般是9600波特率（9600 Baud），8个数据位（8 Data bits），无校验位（None Parity），1个停止位（1 Stop Bit）。以上参数配置要根据实际通信的从机设备进行匹配设置。对于7以上的版本，会自动识别当前使用了哪些端口，这里会把使用过的端口重命名，方便识别，这一点挺好用的。
Mode：RTU模式或ASCII模式，这里要根据通信的从机设备进行选择，工业应用的话一般使用RTU模式，很少使用ASCII模式。

Flow Control（流控制）：如果用到的是232、485或422接口，则不需要使用这个配置，按默认即可。配置完点OK即可完成设置进行连接，等待Client(Modbus Poll)端进行读取设置数据即可。
TCP配置：设置好IP及端口号，Modbus/TCP的默认端口号为502。实际根据从机设备的IP和端口号来设置。Ignore Unit ID可以选择是否忽略设备ID进行通信。
快速连接
点击菜单栏"Connection"->“Quick Connect”（或者按快捷键F5），或者点击图标进行快速连接。快速连接就是不需要再去设置连接参数，直接根据当前配置开启连接。

2.3 新建保存

点击"File"->“New”，或者点击图标可以新建一个通信窗口。
在这里插入图片描述
每一个窗口代表一条通信指令或者说一个从站，具体通信的从机地址、寄存器/线圈类型、可读写的寄存器/线圈个数都是可以独立设置的。

点击"File"->“Save”，或者点击图标进行窗口保存。“File”->"Save as…"则可以另存为一个文件。保存窗口可以把窗口的配置信息一并保存下来。
在这里插入图片描述

2.4 配置窗口信息

点击"Setup"->“Slave Definition…”，或者按快捷键F8，或者在要设置的窗口单击右键，选择"Slave Definition…"，可以打开窗口信息配置界面。
在这里插入图片描述

Slave ID：配置从机地址
Function：配置寄存器/线圈类型
Address：配置读/写的寄存器/线圈起始地址
Quantity：配置读/写的寄存器/线圈个数

Rows：可以选择该窗口一列可以显示多少行，数字是对应的行数，最后一个选项"Fit to Quantity"是可以根据前面设置的"Quantity"数量自动匹配行数。
Hide Alias Columns：可以选择是否隐藏"Alias"列。
PLC Addresses(Base 1)：可以选择通信的基地址是从0开始还是从1开始。

Error Simulation（故障模拟）
Skip response：跳过响应，目前实测是主机每发10帧，Slave这边会有一帧不回。

Insert CRC/LRC error：插入CRC/LRC错误，目前实测是主机每发10帧，Slave这边会有一帧返回错误CRC/LRC校验。

Response delay：延迟回复时间，可以设置接收到数据后延时回复的时间。

Return exception 06. Busy：返回设备繁忙状态，即故障码06。

设置完成点"OK"即可。

2.5 数据操作

双击数据的位置，可修改当前地址的寄存器/线圈数值。
“Auto increment"可选择是否每次通信后自动增加数值。（可以作为一个心跳包来使用）
在这里插入图片描述
寄存器备注：双击数据前的空白区域（Alias列），根据实际寄存器/线圈的数据含义，可对其进行定义备注，方便调试时查看。

数据类型修改：点击需要修改的数据（可以批量选择），右键单击，选择"Format”，根据使用的场景选择不同的数据类型。
在这里插入图片描述
背景色及文字颜色修改：选择要修改的颜色的数据，右键，选择"Foreground"，在弹出的窗口中可以设置字体颜色。选择"Background"则可以设置背景色。
字体及大小：选择要修改的数据，右键选择"Font"，在弹出的窗口里选择字体、字形及大小，确认即可修改。
在这里插入图片描述

三、Modbus Poll(Client-主站)

Modbus主机仿真器，用于测试和调试Modbus从设备。该软件支持ModbusRTU、ASCII、TCP/IP。用来帮助开发人员测试Modbus从设备或其它Modbus协议的测试和仿真。它支持多文档接口，即，可以同时监视多个从设备/数据域。每个窗口简单地设定从设备ID，功能，地址，大小和轮询间隔。你可以从任意一个窗口读写寄存器和线圈。如果你想改变一个单独的寄存器，简单地双击这个值即可。或者你可以改变多个寄存器/线圈值。提供数据的多种格式方式，比如浮点、双精度、长整型（可以字节序列交换）。

3.1 状态框

在这里插入图片描述
Tx = 0表示向主站发送数据帧次数，图中为0次；
Err = 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表示发送周期，1S一次。
红字部分，表示当前的错误状态，“No Connection”表示未连接状态。

3.2 创建连接

点击Connetion选择Connect…，或者F3快捷键直接通过默认参数设置进行连接，根据从站设备的设置选择是Serial Port(串口)还是Modbus Tcp/IP。
在这里插入图片描述
如果是Serial Port，就需要根据从站设置参数设置端口号，波特率等参数，Mode一般工业选择RTU模式。
如果是Modbus Tcp/IP就需要设置下从站的IP及端口号，一般端口号默认502。

3.3 配置窗口信息

单击Setup----Read/Write Definition… 或者按F8进行参数设置，或者在要设置的窗口单击右键，选择"Read/Write Definition…"，会弹出参数设置对话框。
在这里插入图片描述

Slave ID为要访问的Modbus从机的地址，
Function 功能码的选择，
Address 为寄存器起始地址，根据功能码的不同，访问地址不同，这里默认是Protocol address地址，可以勾选下面的Plc address(Base 1)选择地址从1开始。
Quantity：为访问寄存器个数。
Scan Rate为读取数据周期，轮询发送，单位毫秒。
Modbus协议同时规定了二十几种功能码，但是常用的只有8种，用于对存储区的读写，如下表所示：
在这里插入图片描述
当然我们用的最多的就是03和06 一个是读取数据，一个是修改数据。

3.4 修改寄存器值(06或16功能码时生效)：

在主窗口寄存器地址上双击鼠标，弹出修改对话框，可以修改此寄存器的值，06：修改（写入）一个地址，16：修改（写入）多个地址
在这里插入图片描述

3.5 显示

点击Display可以设置数据的显示方式，默认为Signed方式(16进制无符号二进制)，数据范围为-32768~32767。
在这里插入图片描述
改变地址开始模式（Plc Address（Base1）和Protocol Address（Base0））。

查看通讯数据帧：
点击“Display”----“Communication”,可以调出收发数据帧监视信息对话框，用来查看分析收发的数据帧。这其实就是modbus报文。
在这里插入图片描述
Rx为接收到的消息帧，Tx为发送到的数据。报文格式如下：

注意，报文里面都是16进制表示的，也就是说14是0x14,对应的10进制是20，17是0x17，对应10进制是23，对于Rx来说，上面红框开始的17就代表后面有多个字节，01代表从站站号，03代表功能号，14代表后面有多少字节，1-10分别代表从从站读取的数据，因为一个寄存器地址是用16位数据即两个字节表示的，所以是20个字节，10个寄存器值。

四、总结

笔者使用poll比较多，所以就针对poll说下平常使用中要注意的问题。

起始地址

PLC Address(Base 1)(PLC地址)：
PLC地址一般采用10进制描述，共有5位，其中第一位代码寄存器类型，例如40001、30002等。
Protocol address（协议地址）：
指通信时使用的寄存器地址，在实际编程中，由于寄存器PLC地址前缀的区分作用，所以只需说明后4位数，而且需转换为4位十六进制地址。例如PLC地址40001对应寻址地址0x0000，40002对应寻址地址0x0001，寄存器寻址地址一般使用16进制描述。再如，PLC寄存器地址40003对应协议地址0002，PLC寄存器地址30003对应协议地址0002。在实际编程中，由于前缀的区分作用，所以只需说明后4位数，而且需转换为4位十六进制地址。在数据报文中,所有的modbus地址都是从0开始的。也就是首次出现的数据项在报文中的地址为0。
所以这里一定要注意，不管是读数据还是写数据，地址要和PLC或者从站设计者确定下。
数据类型
这个也是个很重要的问题，默认poll读取的数据都是按照Signed(有符号16位整型)显示的，如果下位机（从站）不是按照这个来的，比如温湿度、浓度等参数，需要小数表示，一些数据需要32位来表示，这就需要重新设置了，不然读取的数据没问题，但是因为数据格式不对，显示的也不对，比如Signed类型的36，在32位Signed，大端模式下就等于2359297.所以一定要和下位机确定数据格式，尤其是浮点型和32位类型表示的数据的时候。