构建Modbus TCP写多个寄存器指令详解

🕗 发布于 2024-12-13 23:52 tcp/ip 网络协议网络

构建Modbus TCP写多个寄存器指令详解

在Modbus TCP通信中，构建正确的指令对于实现设备间的数据交换至关重要。本文将详细解释如何构建一个Modbus TCP指令，用于向设备地址为1的从站，从地址200（0xC8）开始，连续写入8个寄存器，其中前4个寄存器写入值1，后4个寄存器写入值2。

一、Modbus TCP帧结构

Modbus TCP帧由两部分组成：

MBAP头（Modbus Application Protocol Header）：7个字节
PDU（Protocol Data Unit）：功能码及其相关数据

1.1 MBAP头结构

字节序号	字段名称	长度	描述
0-1	事务标识符	2	匹配请求与响应的唯一标识符
2-3	协议标识符	2	固定为0x0000，表示使用Modbus协议
4-5	长度字段	2	后续PDU部分的字节数，包括单元标识符
6	单元标识符	1	从设备的地址（这里为1）

1.2 PDU结构

字节序号	字段名称	长度	描述
0	功能码	1	指示操作类型（写多个寄存器为0x10）
1-2	起始地址	2	要写入的第一个寄存器地址（0x00C8）
3-4	寄存器数量	2	要写入的寄存器数量（8个）
5	字节计数	1	后续数据部分的字节数（8个寄存器 × 2 = 16）
6-21	寄存器值	16	要写入的寄存器值，每个寄存器2字节

二、构建指令步骤

2.1 确定各字段值

事务标识符（Transaction Identifier）：任意选择一个唯一值，例如0x0001
协议标识符（Protocol Identifier）：固定为0x0000
长度字段（Length Field）：
- PDU部分包括：单元标识符（1） + 功能码（1） + 起始地址（2） + 寄存器数量（2） + 字节计数（1） + 寄存器值（16） = 23字节
- 因此，长度字段为0x0017（23）
单元标识符（Unit Identifier）：1（目标从设备地址）
功能码（Function Code）：0x10（写多个寄存器）
起始地址（Starting Address）：0x00C8（200）
寄存器数量（Quantity of Registers）：0x0008（8）
字节计数（Byte Count）：0x10（16）
寄存器值（Register Values）：
- 前4个寄存器值：0x0001, 0x0001, 0x0001, 0x0001
- 后4个寄存器值：0x0002, 0x0002, 0x0002, 0x0002

2.2 构建完整指令

将上述字段按顺序排列，得到完整的Modbus TCP指令：

[0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x17, 0x01,
 0x10, 0x00, 0xC8, 0x00, 0x08, 0x10,
 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01,
 0x00, 0x02, 0x00, 0x02, 0x00, 0x02, 0x00, 0x02]

2.3 字节分解

字节序号	字节值	描述
0-1	0x00 0x01	事务标识符（1）
2-3	0x00 0x00	协议标识符（0）
4-5	0x00 0x17	长度字段（23）
6	0x01	单元标识符（从设备地址1）
7	0x10	功能码（写多个寄存器）
8-9	0x00 0xC8	起始地址（200）
10-11	0x00 0x08	寄存器数量（8）
12	0x10	字节计数（16）
13-28	0x00 0x01, 0x00 0x01, 0x00 0x01, 0x00 0x01, 0x00 0x02, 0x00 0x02, 0x00 0x02, 0x00 0x02	寄存器值（前4个为1，后4个为2）

三、示例代码实现

以下是使用Python和pymodbus库构建并发送上述Modbus TCP指令的示例代码：

3.1 安装`pymodbus`库

首先，确保已安装pymodbus库：

pip install pymodbus

3.2 实现Modbus TCP客户端

from pymodbus.client.sync import ModbusTcpClient
from pymodbus.payload import BinaryPayloadBuilder
from pymodbus.constants import Endian

# 创建Modbus TCP客户端并连接到服务器
client = ModbusTcpClient('192.168.1.100', port=502)  # 替换为实际服务器IP和端口
connection = client.connect()
if connection:
    print("连接成功")

    # 构建寄存器值：前4个寄存器为1，后4个寄存器为2
    builder = BinaryPayloadBuilder(byteorder=Endian.Big, wordorder=Endian.Big)
    for _ in range(4):
        builder.add_16bit_uint(1)
    for _ in range(4):
        builder.add_16bit_uint(2)
    payload = builder.to_registers()

    # 执行写多个寄存器操作
    starting_address = 200  # 起始地址
    register_values = payload  # 寄存器值列表
    result = client.write_registers(address=starting_address, values=register_values, unit=1)

    if not result.isError():
        print("写入成功")
    else:
        print("写入失败:", result)

    # 关闭连接
    client.close()
else:
    print("连接失败")

代码解析：

连接服务器：使用ModbusTcpClient连接到目标Modbus TCP服务器。
构建寄存器值：使用BinaryPayloadBuilder按照大端字节序（Endian.Big）依次添加寄存器值。
写入寄存器：调用write_registers方法，指定起始地址、寄存器值列表和从设备地址（1）。
处理响应：检查写入操作是否成功。
关闭连接。

3.3 构建手动指令

如果需要手动构建上述Modbus TCP指令，可以参考以下Python代码：

def build_modbus_tcp_write_multiple_registers(transaction_id, unit_id, start_address, register_values):
    protocol_id = 0x0000
    function_code = 0x10
    quantity = len(register_values)
    byte_count = quantity * 2

    # MBAP头
    mbap = [
        (transaction_id >> 8) & 0xFF,
        transaction_id & 0xFF,
        (protocol_id >> 8) & 0xFF,
        protocol_id & 0xFF,
        ((6 + byte_count) >> 8) & 0xFF,  # Length high byte
        (6 + byte_count) & 0xFF,         # Length low byte
        unit_id
    ]

    # PDU
    pdu = [
        function_code,
        (start_address >> 8) & 0xFF,
        start_address & 0xFF,
        (quantity >> 8) & 0xFF,
        quantity & 0xFF,
        byte_count
    ]

    # 寄存器值
    for value in register_values:
        pdu.append((value >> 8) & 0xFF)
        pdu.append(value & 0xFF)

    # 合并MBAP头和PDU
    message = mbap + pdu
    return message

# 示例参数
transaction_id = 1
unit_id = 1
start_address = 200
register_values = [1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2]

# 构建指令
instruction = build_modbus_tcp_write_multiple_registers(transaction_id, unit_id, start_address, register_values)
print("Modbus TCP指令:", [hex(byte) for byte in instruction])

输出结果：

Modbus TCP指令: ['0x0', '0x1', '0x0', '0x0', '0x0', '0x17', '0x1', '0x10', '0xc8', '0x0', '0x8', '0x10', '0x0', '0x1', '0x0', '0x1', '0x0', '0x1', '0x0', '0x1', '0x0', '0x2', '0x0', '0x2', '0x0', '0x2', '0x0', '0x2']

这与前述手动构建的指令一致。

四、总结

通过上述步骤，我们成功构建了一个Modbus TCP指令，用于向从设备地址为1的从站，从地址200开始，连续写入8个寄存器，其中前4个寄存器写入值1，后4个寄存器写入值2。确保每个字段的正确性，特别是MBAP头中的长度字段，是实现成功通信的关键。

在实际应用中，推荐使用现有的Modbus库（如pymodbus）来简化指令的构建和发送过程，减少手动错误。同时，使用网络抓包工具（如Wireshark）可以帮助调试和验证Modbus TCP通信的正确性。

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_37647148/article/details/144402777

免责声明：本站文章内容转载自网络资源，如本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网（zxcms.com）！

上一篇：设计模式概述
下一篇：satoken 后端获取用户id的原理是啥用了前端传的那个参数

MySQL数据库的操作
MySQL数据库的操作，感兴趣的宝子们千万不要错过啊~~
阅读更多2024-12-14
【MySQL】数据库基础
这篇文章介绍了MySQL数据库基础，欢迎评论留言交流。
阅读更多2024-12-14
《Vue进阶教程》（7）组合式API详细讲解
从整体上划分, Vue分为如下几个核心模块编译器.渲染器.响应式系统.将模块里的每个功能解耦成一个一个函数,每个函数实现特定的功能, 这些函数可以任意组合使用, 就叫做组合式APIreactive:
阅读更多2024-12-14
利用Python爬虫技术获取商品销量详情
爬虫（Web Crawler）是一种自动获取网络信息的程序。它通过模拟浏览器行为，发送HTTP请求，获取网页内容，并解析出所需的数据。Python是实现爬虫功能的理想语言，因为它拥有强大的库支持，如r
阅读更多2024-12-14
爬虫获取的数据能否用于商业分析？
综上所述，爬虫获取的数据可以用于商业分析，但必须确保数据的合法性，并合理、合规地利用这些数据进行商业分析。
阅读更多2024-12-14
element-ui实现table表格的嵌套（table表格嵌套）功能实现
element-ui实现table表格的嵌套（table表格嵌套）功能实现
阅读更多2024-12-14
onActivated()生命周期不可用的替代方法
像这种情况，既想缓存页面，又想再次进入子页面或子组件的时候走keep-alive缓存，但是，还想调用子页面或子组件的方法。eg.此处父组件调用子组件的sayHello()方法。
阅读更多2024-12-14
JavaScript Location API：探索网页导航与URL操作的全面指南
Location对象是Window对象的一个属性，它包含了关于当前文档的URL的信息。通过Location对象，你可以访问和修改浏览器地址栏中的URL。JavaScript的Location对象是一个
阅读更多2024-12-14
设计模式：24、访问者模式
表示一个作用于某对象结构中的各个元素的操作。它可以在不改变各个元素的类的前提下，定义作用于这些元素的新操作。
阅读更多2024-12-14
计算机网络第五章运输层
通信主体：应用进程从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。运输层通信主体与前面三层的区别：网络层：定位主机的IP地址(主机
阅读更多2024-12-14

构建Modbus TCP写多个寄存器指令详解