在當(dāng)今快速發(fā)展的工業(yè)自動(dòng)化和智能制造領(lǐng)域，對(duì)高效、可靠的通信協(xié)議的需求日益增長。Modbus，作為一個(gè)歷史悠久且廣泛采用的工業(yè)通信協(xié)議，扮演著至關(guān)重要的角色。結(jié)合Python的強(qiáng)大編程能力，我們可以更加靈活和高效地實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化解決方案。

本篇文章將通過教程介紹如何利用Python與Modbus協(xié)議進(jìn)行通信，以及如何在實(shí)際的工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用這些技術(shù)。

什么是Modbus？

Modbus 是一種廣泛使用的工業(yè)通信協(xié)議，由 Modicon Systems 開發(fā)。它采用主從架構(gòu)，允許一個(gè)主設(shè)備（Master）與多達(dá) 247 個(gè)從設(shè)備（Slaves）進(jìn)行通信。

Modbus的類型

Modbus主要分為兩種類型：

Modbus串行：使用串行線（如 RS232 或 RS485）進(jìn)行通信。

Modbus TCP/IP：基于以太網(wǎng)，克服了串行通信的限制。

Modbus串行是使用串行電纜傳輸信號(hào)，如果以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接（一主一從），則將使用 RS232或RS422 電纜， 但如果以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式連接。 （一主多從）使用RS485電纜，但由于串行電纜的許多限制，包括距離、設(shè)置和數(shù)量，它現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到能夠支持使用Modbus TCP/IP通過以太網(wǎng)連接。

在本次教程中，我們選擇使用Modbus TCP，但是Modbus Serial也可以使用相同的代碼進(jìn)行測試。

準(zhǔn)備工作

為了開始使用Python與Modbus通信，你需要：

1.安裝pymodbus（可以使用pip或下載）

2.下載并設(shè)置Modbus從設(shè)備程序以進(jìn)行測試。

實(shí)驗(yàn)開始

使用 Python 作為服務(wù)器，modbus sim 作為客戶端，你可以實(shí)現(xiàn) Modbus 協(xié)議的通信。以下是實(shí)驗(yàn)步驟：

from pymodbus.client.sync import (
    ModbusSerialClient,
    ModbusTcpClient,
    ModbusTlsClient,
    ModbusUdpClient,
)
from pymodbus.transaction import (
    ModbusAsciiFramer,
    ModbusBinaryFramer,
    ModbusRtuFramer,
    ModbusSocketFramer,
    ModbusTlsFramer,
)

client = ModbusTcpClient(host='localhost',port=502,framer=ModbusSocketFramer)

def WriteData(slave_id,address,count,value):
    client.write_registers(address,[value]*count,unit=slave_id)

def ReadData(slave_id,address,count):
    x = client.read_holding_registers(address,count,unit = slave_id)
    print(x.registers)

def ReadCoil(slave_id,address,count):
    x = client.read_coils(address,count,unit=slave_id).bits
    print(x)

def WriteCoil(slave_id,address,count,value):
    if value == "ON":
        status = True
    else:
        status = False
    x = client.write_coils(address,[status]*count,unit=slave_id)
    # print(x)

def WriteString(slave_id,address,count,value):
    client.write_registers(address,[0]*count,unit=slave_id)
    if len(value)%2 > 0:
        value = value + " "
    c = len(value)//2
    for i in range(c):
        y = value[0 + (2*i):2 + (2*i)]
        print(y)
        q = [ hex(ord(r))[2:4] for r in y]
        print(q)
        k = int(q[0]+q[1],16)
        client.write_registers(address+i,k,unit=slave_id)

print(client.connect())

# WriteData(1,0,2,555)
# WriteCoil(1,0,8,"ON")

# ReadData(1,0,8)
# ReadCoil(1,0,8)

# WriteString(1,0,8,"banana")

從代碼中可以看出，可以通過更改客戶端和成幀器來更改為使用串行或 TCP。

打開modbus從站程序并進(jìn)入設(shè)置并選擇Modbus TCP/IP。

選擇模式為 Modbus TCP

Slavev id 和地址類型可以從 setup -> Slavev 定義中設(shè)置

嘗試使用WriteData (2,0,2,555)命令，其中前2個(gè)數(shù)字是slave_id，0是默認(rèn)數(shù)據(jù)，2是要使用的數(shù)字，555是按運(yùn)行后將發(fā)送的數(shù)據(jù)。

從機(jī) ID 2 在地址 1 和 2 處的值為 555

如果使用 WriteCoil(3,0,3,”O(jiān)N”)，將在線圈輸出存儲(chǔ)器中命令一個(gè)打開或關(guān)閉位，其中0是初始位，3是要使用的編號(hào)，on是要打開的命令。

從機(jī) ID 3 的線圈位于地址 1,2,3

可以使用其他讀取地址命令嘗試使用已寫入的函數(shù)。

嘗試讀取從站3的值

通過測試，我們可以看到，僅僅通過這段代碼就能夠通過Modbus協(xié)議進(jìn)行通信。你應(yīng)該已經(jīng)對(duì)Modbus協(xié)議及其在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用有了更清晰的理解。

Python作為一種高效靈活的編程語言，與Modbus協(xié)議結(jié)合，為工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供了無限可能。無論你是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的新手，還是經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人士，掌握Python與Modbus的通信技術(shù)都將極大提升工作效率和系統(tǒng)的智能化水平，助你在工業(yè)自動(dòng)化的道路上走得更遠(yuǎn)。