我的Modbus Slave/Client开发历程(Rtu/AscII/Tcp)-阿里云开发者社区

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我的Modbus Slave/Client开发历程(Rtu/AscII/Tcp)

简介:

其实很早就想写写关于Modbus的开发历程,但牵扯项目较多,不同语言版本较多,头绪繁杂,一时不知从何写起。最近的医疗项目的通信部分,重新调整为Modbus协议,并且内容几乎涵盖了Modbus的方方面面(Rtu/Tcp,Slave/Client相关开发),所以更坚定了写Modbus信心,今天忙里偷闲,以时间为序,以项目为纲,把Modbus相关开发经历一一道来。

 

一、焦炉四大车通信系统(2002~2005)

 


硬件平台:西门子PLC200

操作系统:Win2000/XP

1、  主PLC与PC机的通信

最早主PLC与PC机通信,采用自定义的协议,主PLC中做了一个类似木马的程序来响应PC机下发的读写V变量区的指令。这样就完成了PLC的读写操作。

后来西门子PLC的开发软件进行了升级,提供了Modbus Rtu Slave库,这样只要上位机实现Modbus Rtu Client就可以直接读写PLC变量区了,之后用VB开发了Modbus相应的组件,这样很长一段内,该系统PC与主PLC就采用了Modbus的通信。

前两年开发组态软件,所以西门子PPI协议顺礼成章也就知道了,当然PC与西门子采用PPI协议是最棒的,因为PLC中不需要写一行代码,也无需占用程序和变量空间。所以之后Modbus被放弃了,转而采用了PPI通信协议。

 

2、  主PLC与从PLC的通信(无线电台通信)

刚开始主PLC与从PLC采用自定义协议,最早在首钢做实验的时候,只有四个从站,并且个数是唯一确定的,所以自定义协议用的很好,效率也很高;但是项目推广后,在其它现场有7个从站的,也有8个,9个的,不确定,并且从站要分组,此外通信传递内容也更多了,不光位置信息、推焦电流、推焦、平煤信号、连锁信号都要传递,最后选择了Modbus协议。

但是使用Modbus有几个问题,第一西门子提供的Modbus Slave不支持广播命令,第二只提供了Modbus Slave程序,从PLC没有什么问题,但是主PLC却没有Modbus Client程序。

对第一个问题,没有办法,不支持就算了,只要一个个来写。(注:后来的某一天,西门子MicroWIN开发环境突然出bug了,竟然看到了部分的西门子Modbus Slave源码,我在此基础上实现了可支持广播的Modbus Slave代码)。

对第二个问题,只好老老实实的用西门子 PLC 语句表命令开发Modbus Client,只要实现3号和16号命令就可以了,还好,Modbus Client本身协议不难,难在PLC的运行机制和PC程序不同,PLC是大循环扫描的,等待数据返回时,不能直接等待,否则运行看门狗会超时,总之克服重重困难,终于开发出稳定可靠的Modbus Client程序,直到现在,现场的PLC通信仍采用该方式。

附记:有人会问,为什么没有采用PPI协议,PLC本身就支持主和从协议啊?但太让人遗憾的是,PPI协议通信节奏太快,目前还没有无线电台(普通工业用)可以正常实现PPI协议通信。

 

该焦炉四大机车相关介绍,可以参见我以前写的文章:

http://www.gongkong.com/tech/example/detail_1.asp?id=4055

相关专利

http://www.cpsfu.com/C10B/2003/1456635.shtml

我开发的Modbus控件介绍

http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2005/11/20/533315.aspx

我开发的PPI控件介绍

http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2005/11/18/532256.aspx

 

二、AB PLC扩展模块ProSoft MVI56通信模块(2005年11月)

在做济钢四车项目的时候,由于PLC采用的是AB RsLogix5000系列的PLC,上面的端口不支持自由口编程,无法读取我们定位标尺的数据,所以购买了与其合作的ProSoft公司专门生产第三方模块。ProSoft生产的模块有很多种,由于没有经验,很不幸,我们选择的是MVI56的模块,而这个模块却是全部自由编程,不含有任何默认协议。

该模块典型的就是一个嵌入式系统,相当一个带三个串口的386的电脑,操作系统为小型的DOS系统(TINY DOS),用C++为其开发程序。

在开发完我们的红外定位标尺的读取程序后,顺便也开发一个Modbus Rtu Client的程序,这样AB的PLC可以直接和Modbus 的设备进行通信了。

相关文章,请参见我以前写的文章:

http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2005/11/20/533440.aspx

 

三、隧道广告影像系统(2004~2006)

 


隧道广告影像系统的通信系统,采用12个通信子站(NetBoxII),刚开始并没有任何Modbus协议,直到有一天,客户提出要控制节目播放的次序、次数和播放时间,最后决定在地铁隧道里,添加一个西门子PLC200系统,由于设备早已安装完成,不可能为PLC布一个五六百米的通信线路,只好利用原通信线路,而最上层的通信为TCP,NetBoxII下一层才是485总线,所以NetBoxII当仁不让的成了通信桥的设备。

但是,问题来了,上位机PC如何通过TCP与基于485的PLC进行通信?

最后,决定西门子PLC中安装Modbus Rtu Slave程序,实现一个标准Modbus设备,NetBoxII实现 Modbus Tcp到Modbus Rtu的协议转换。也就是说,在NetBoxII中实现Modbus Tcp Slave和Modbus Rtu Client代码。

这样用BC3.0,DOS平台下实现了Modbus Tcp/Rtu协议转换功能,实现了上位机PC与PLC的通信的要求。

 

隧道广告的相关介绍,可以参见我以前写的文章:

http://yfsoft.blog.51cto.com/1635641/324074

 

 

四、嵌入式组态系统(2006年1月~至今)

 


开发组态系统,自然而然的要实现各种通信协议的驱动,所以Modbus 协议的开发不在话下。

分别用EVC和VC实现了Modbus Rtu/AscII/Tcp的Client通信协议驱动。

 

嵌入式组态系统的相关介绍,可以参见我以前写的文章:

http://yfsoft.blog.51cto.com/1635641/324072

http://yfsoft.blog.51cto.com/1635641/324339

 

 

五、LED影像系统(2006年12月~至今)

 

 

目前关于通信这块代码还没有做,不过已决定用C#开发Modbus Rtu Client程序和单片机开发的硬件设备进行通信(单片机中实现Modbus Rtu Slave,这部分有专门的硬件工程师实现),通过Modbus的通信实现LED大屏各种参数的配置。

 

LED系统相关介绍

http://yfsoft.blog.51cto.com/1635641/323430

 

六、医疗系统(2007年6月~至今)

 


目前这部分正在做,除红外通信板的Modbus Rtu Slave用汇编实现外,其它的都用C#语言实现。

 

七、Modbus Rtu 通信协议(3,16号命令)

 

1、 读取保持寄存器(单个和多个,以字为最小单位)

发送命令帧:

设备地址
 功能码
 地址H
 地址L
 数据量H
 数据量L
 CRC H
 CRC L
 
Addr0
 3 H
 HoldStart
 DataNum
 CRC高位
 CRC低位
 

帧 长 度:8个字节

设备地址:1~247

功 能 码:3H

数据地址:0~65535   具体范围与相关设备有关         

数    量:1~65535   具体范围与相关设备有关

校 验 码:CRC16校验

 

返回命令帧:

设备地址
 功能码
 数据量
 数据1
 数据N
 CRC H
 CRC L
 
Addr1
 3 H
 返回数据的字节数N
 Data (1~N)
 CRC高位
 CRC低位
 

帧 长 度:5+N 个字节

设备地址:1~247

功 能 码:3H

数 据 量:实际的读取数据数量         

数    据:返回数据的意义

a=HoldStart

n= DataNum-1

VW a (VB a)
 VWa(VB a+1)
 …
 VW a+n(VB a+n)
 VWa+n(VB a+n+1)
 
Data(1)
 Data(2)
 …
 Data(N-1)
 Data(N)
 

校 验 码:CRC16校验

 

命令有误:

1)        没有任何返回

2)        返回异议帧

设备地址
 功能码
 错误信息
 CRC H
 CRC L
 
Addr1
 83 H
 一个字节的错误信息
 CRC高位
 CRC低位
 

 

2、 设置保持寄存器(多个,以字为最小单位)

发送命令帧:

 

设备地址
 功能码
 地址H
 地址L
 数据量H
 数据量L
 数据字节数
 具体

数据
 CRC H
 CRC L
 
Addr0
 10 H
 HoldStart
 DataNum
 bytN
 1~bytN
 CRC高位
 CRC低位
 

帧 长 度:9+bytN 个字节

设备地址:1~247

功 能 码:10H

数据地址:0~65535   具体范围与相关设备有关       

数    量:1~122     具体范围与相关设备有关

字 节 数:设置的字节个数 bytN= DataNum×2

数    据:具体的字节数据

校 验 码:CRC16校验

 

返回命令帧:

设备地址
 功能码
 地址H
 地址L
 数据量H
 数据量L
 CRC H
 CRC L
 
Addr1
 10 H
 HoldStart
 DataNum
 CRC高位
 CRC低位
 

帧 长 度:8 个字节

设备地址:1~247

功 能 码:10H

数据地址:0~65535   具体范围与相关设备有关    

数    量:1~122     具体范围与相关设备有关

校 验 码:CRC16校验

 

命令有误:

1)    没有任何返回

2)      返回异议帧

地址
 功能码
 错误信息
 CRC H
 CRC L
 
Addr1
 90 H
 一个字节的错误信息
 CRC高位
 CRC低位
 

 

八、一点总结

编写通信相关的程序,其实协议和开发语言并不重要,重要的是对通信双方的通信设备的特点,性能要有充分了解,这样才能开发出可靠,高效的通信程序。

 











本文转自yefanqiu51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/yfsoft/324072,如需转载请自行联系原作者

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