python如何写modbus通讯

Python写Modbus通讯的关键是使用合适的库、配置正确的参数和处理可能的错误。 本文将详细介绍如何在Python中实现Modbus通讯，包括使用常见的库如 pymodbus 和 minimalmodbus，配置通讯参数，以及处理常见问题。

一、MODBUS协议简介

Modbus是一种应用层协议，最早于1979年由Modicon（现为施耐德电气的一部分）开发，用于与可编程逻辑控制器（PLC）通信。它已成为工业标准协议，被广泛应用于各种自动化设备之间的数据传输。

Modbus协议分为多个变种，包括Modbus RTU（串行通信）、Modbus ASCII（串行通信）和Modbus TCP（基于以太网的通信）。本文将主要介绍如何使用Python实现Modbus RTU和Modbus TCP的通讯。

二、使用pymodbus库

pymodbus 是一个用于在Python中实现Modbus协议的库，支持Modbus RTU和Modbus TCP。

1、安装pymodbus

首先，需要安装 pymodbus 库，可以使用以下命令：

pip install pymodbus

2、Modbus TCP客户端示例

下面是一个简单的Modbus TCP客户端示例，展示如何读取和写入寄存器。

from pymodbus.client.sync import ModbusTcpClient
创建Modbus TCP客户端
client = ModbusTcpClient('127.0.0.1')
连接到Modbus服务器
client.connect()
读取保持寄存器（Holding Register）
rr = client.read_holding_registers(1, 1)
print(rr.registers)
写入保持寄存器
client.write_register(1, 10)
关闭客户端
client.close()

在这个示例中，我们首先创建了一个Modbus TCP客户端并连接到服务器。然后，我们读取了地址为1的保持寄存器的值，并将其打印出来。接着，我们将地址为1的保持寄存器的值设置为10，最后关闭客户端。

3、Modbus RTU客户端示例

下面是一个简单的Modbus RTU客户端示例，展示如何读取和写入寄存器。

from pymodbus.client.sync import ModbusSerialClient
创建Modbus RTU客户端
client = ModbusSerialClient(method='rtu', port='/dev/ttyUSB0', baudrate=9600, timeout=1)
连接到Modbus服务器
client.connect()
读取保持寄存器（Holding Register）
rr = client.read_holding_registers(1, 1)
print(rr.registers)
写入保持寄存器
client.write_register(1, 10)
关闭客户端
client.close()

在这个示例中，我们创建了一个Modbus RTU客户端并连接到服务器。然后，我们读取了地址为1的保持寄存器的值，并将其打印出来。接着，我们将地址为1的保持寄存器的值设置为10，最后关闭客户端。

三、使用minimalmodbus库

minimalmodbus 是另一个用于在Python中实现Modbus协议的库，特别适用于Modbus RTU。

1、安装minimalmodbus

首先，需要安装 minimalmodbus 库，可以使用以下命令：

pip install minimalmodbus

2、Modbus RTU客户端示例

下面是一个简单的Modbus RTU客户端示例，展示如何读取和写入寄存器。

import minimalmodbus
创建Modbus RTU客户端
instrument = minimalmodbus.Instrument('/dev/ttyUSB0', 1)  # 端口名称， 从站地址
instrument.serial.baudrate = 9600
instrument.serial.timeout = 1
读取保持寄存器（Holding Register）
value = instrument.read_register(1, 0)  # 寄存器地址， 小数位数
print(value)
写入保持寄存器
instrument.write_register(1, 10)  # 寄存器地址， 值

在这个示例中，我们创建了一个Modbus RTU客户端并连接到服务器。然后，我们读取了地址为1的保持寄存器的值，并将其打印出来。接着，我们将地址为1的保持寄存器的值设置为10。

四、处理常见问题

在使用Modbus协议时，可能会遇到一些常见问题，如通信失败、数据错误等。下面是一些常见问题及其解决方法。

1、通信失败

通信失败通常是由于配置不正确或硬件问题造成的。可以尝试以下方法解决：

检查端口和波特率：确保端口号和波特率配置正确。
检查连接：确保设备之间的物理连接良好。
增加超时时间：在某些情况下，增加通信超时时间可以解决问题。

2、数据错误

数据错误通常是由于寄存器地址错误或数据类型不匹配造成的。可以尝试以下方法解决：

检查寄存器地址：确保读取或写入的寄存器地址正确。
检查数据类型：确保读取或写入的数据类型与设备要求一致。

五、实现Modbus服务器

除了实现Modbus客户端，pymodbus 还可以用来实现Modbus服务器。下面是一个简单的Modbus TCP服务器示例。

from pymodbus.server.sync import StartTcpServer
from pymodbus.device import ModbusDeviceIdentification
from pymodbus.datastore import ModbusSlaveContext, ModbusServerContext
from pymodbus.datastore import ModbusSequentialDataBlock
配置数据存储
store = ModbusSlaveContext(
    di=ModbusSequentialDataBlock(0, [17]*100),
    co=ModbusSequentialDataBlock(0, [17]*100),
    hr=ModbusSequentialDataBlock(0, [17]*100),
    ir=ModbusSequentialDataBlock(0, [17]*100))
context = ModbusServerContext(slaves=store, single=True)
配置服务器标识
identity = ModbusDeviceIdentification()
identity.VendorName = 'pymodbus'
identity.ProductCode = 'PM'
identity.VendorUrl = 'http://github.com/bashwork/pymodbus/'
identity.ProductName = 'pymodbus Server'
identity.ModelName = 'pymodbus Server'
identity.MajorMinorRevision = '1.0'
启动服务器
StartTcpServer(context, identity=identity, address=("localhost", 5020))

在这个示例中，我们创建了一个Modbus TCP服务器，并配置了数据存储和服务器标识。然后，我们启动了服务器。客户端可以连接到这个服务器并读取或写入寄存器。

六、使用异步通讯

在某些情况下，可能需要使用异步通讯来提高效率。pymodbus 支持异步通讯，可以使用以下示例来实现异步Modbus TCP客户端。

import asyncio
from pymodbus.client.asynchronous.async_io import AsyncModbusTCPClient
async def run():
    client = AsyncModbusTCPClient(schedulers.ASYNC_IO, host='127.0.0.1', port=502)
    await client.protocol.read_holding_registers(1, 1)
    await client.protocol.write_register(1, 10)
asyncio.run(run())

在这个示例中，我们创建了一个异步Modbus TCP客户端，并读取和写入寄存器。使用异步通讯可以提高效率，特别是在需要处理大量请求时。