Node-RED开源项目的modbus通信（TCP）

news2024/10/21 10:38:09

一、Modbus 通信协议
Modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气 Schneider Electric）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准（De facto），并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。
通俗的讲，Modbus的本质就是通过寄存器、线圈与其它设备交换数据。

1.Modbus分类

Modbus TCP
Modbus RTU
Modbus ASCII
Modbus是一簇协议，包含RTU、TCP、ASCII，Modbus并没有规定物理层。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus协议。ASCII与RTU协议规定了信息、数据的结构、命令和应答的方式，采用Master/Slave方式，即Master端发出数据请求信息，Slave端接收到正确信息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发送信息修改Slave端的数据，实现双向读写。
Modbus协议会对数据数据进行校验，ASCII采用LRC校验，RTU采用16位CRC校验，TCP由于可靠传输无需校验。
这三者的具体实现也有会所不同，TCP与RTU方式差别较小，具体参照详细。
总的来说Modbus TCP/RTU/ASCII这三者是Modbus协议的具体实现。最显而易见的就是，TCP通过以太网传输，RTU通过RS232C或RS422/RS485传输。

2.Modbus 功能码

功能码   名词   作用
01   读线圈状态   取得一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF）
02   读取输入状态   取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF）
03   读取保持寄存器   在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值
04   读取输入寄存器   在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值
05   强置单线圈   强制一个逻辑线圈的通断状态
06   预置单寄存器   把具体二进制值装入一个保持寄存器
07   读取异常状态   取得8个内部线圈的通断状态，这8个线圈的地址由控制器决定
08   回送诊断检验   把诊断检验报文送从机，以对通信处理进行评估
09   编程（只用于484）   使主机模拟编程器作用，修改PC从机逻辑
10   控询（只用于484）   可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信，探询该从机是够已完成其操作任务，仅在含有功能码9的报文发送后，本功能码才发送
11   读取事件计数   可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成功，尤其是该命令或其他应答产生通信错误时
12   读取通信事件记录   可使主机检索每台从机的Modbus事务处理通信事件记录。如果某项事务处理完成，记录会给出相关错误。
13   编程（184/384/484/584）   可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑
14   探询（184/384/484/584）   可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功能码13的报文发送后，本功能才得发送
15   强置多线圈   强置一串连续逻辑线圈的通断
16   预置多寄存器   把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器
17   报告从机标识   可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态
18   （884和Micro84）   可使主机模拟编程功能，修改PC的状态逻辑
19   重置通信链路   发生非可修改错误后，使从机复位于已知状态，可重置顺序字节
20   读取通用参数（584L）   显示拓展存储器文件中的数据信息
21   写入通用参数（584L）   把通用参数写入拓展存储文件，或修改之
22 ~ 64   保留以备用户功能所用   留作用户功能的拓展编码
73 ~ 191   非法功能
120 ~ 121   保留   留作内部使用
128 ~ 255   保留   用于异常应答
备注：
常用的为1、2、3、4、15、16. 这6个功能即可实现对下位机数字量、模拟量的读写操作。

二、node-red与Modbus的TCP通信

1、首先node-red安装modbus插件

如下，这个是安装好了node-red-contrib-modbus的情况，没有安装的可以进行install

2、下载安装modbus slave

modbus slave调试工具是一款功能强大的modbus子设备模拟工具，可以帮助modbus通讯设备开发人员进行modbus通讯协议的模拟和测试，用于模拟、测试、调试modbus通讯设备。软件可以仿真32个从设备/地址域，每个接口都提供了对EXCEL报表的OLE自动化支持。同时软件还可以支持的MODBUS功能码：01: 读取线圈状态 02: 读取输入状态 03: 读取保持寄存器 04: 读取输入寄存器 05: 强置单线圈 06: 预置单寄存器 15: 强置多线圈 16: 预置多寄存器 22: 位操作寄存器 23: 读/写寄存器。

下面是使用tcp进行连接，前面4个寄存器人工写了值

下面是连接后的情况

3、在node-red里拖入modbus read与debug，通过这种方式读取数据，如下图：

双击 modbus read 设置如下：

从0地址开始读取4个寄存器，1s一次

下面是客户端连接服务端的配置如下：

下面是读取右边的debug控制台的效果图

2024/10/17 15:11:52节点: debug 1
polling : msg.payload : array[4]
[ 50, 100, 200, 345 ]
2024/10/17 15:11:53节点: debug 1
polling : msg.payload : array[4]
[ 50, 100, 200, 345 ]
2024/10/17 15:11:54节点: debug 1
polling : msg.payload : array[4]
[ 50, 100, 200, 345 ]
2024/10/17 15:11:55节点: debug 1
polling : msg.payload : array[4]
[ 50, 100, 200, 345 ]
2024/10/17 15:11:56节点: debug 1
polling : msg.payload : array[4]
[ 50, 100, 200, 345 ]
2024/10/17 15:11:57节点: debug 1
polling : msg.payload : array[4]
[ 50, 100, 200, 345 ]

4、在node-red里拖入inject和modbus write，通过这种方式写数据，如下图：