我的Modbus Slave/Client開發曆程（Rtu/AscII/Tcp）

其實很早就想寫寫關于Modbus的開發曆程，但牽扯項目較多，不同語言版本較多，頭緒繁雜，一時不知從何寫起。最近的醫療項目的通信部分，重新調整為Modbus協定，并且内容幾乎涵蓋了Modbus的方方面面（Rtu/Tcp，Slave/Client相關開發），是以更堅定了寫Modbus信心，今天忙裡偷閑，以時間為序，以項目為綱，把Modbus相關開發經曆一一道來。

一、焦爐四大車通信系統（2002~2005）

硬體平台：西門子PLC200

作業系統：Win2000/XP

1、  主PLC與PC機的通信

最早主PLC與PC機通信，采用自定義的協定，主PLC中做了一個類似木馬的程式來響應PC機下發的讀寫V變量區的指令。這樣就完成了PLC的讀寫操作。

後來西門子PLC的開發軟體進行了更新，提供了Modbus Rtu Slave庫，這樣隻要上位機實作Modbus Rtu Client就可以直接讀寫PLC變量區了，之後用VB開發了Modbus相應的元件，這樣很長一段内，該系統PC與主PLC就采用了Modbus的通信。

前兩年開發組态軟體，是以西門子PPI協定順禮成章也就知道了，當然PC與西門子采用PPI協定是最棒的，因為PLC中不需要寫一行代碼，也無需占用程式和變量空間。是以之後Modbus被放棄了，轉而采用了PPI通信協定。

2、  主PLC與從PLC的通信（無線電台通信）

剛開始主PLC與從PLC采用自定義協定，最早在首鋼做實驗的時候，隻有四個從站，并且個數是唯一确定的，是以自定義協定用的很好，效率也很高；但是項目推廣後，在其它現場有7個從站的，也有8個，9個的，不确定，并且從站要分組，此外通信傳遞内容也更多了，不光位置資訊、推焦電流、推焦、平煤信号、連鎖信号都要傳遞，最後選擇了Modbus協定。

但是使用Modbus有幾個問題，第一西門子提供的Modbus Slave不支援廣播指令，第二隻提供了Modbus Slave程式，從PLC沒有什麼問題，但是主PLC卻沒有Modbus Client程式。

對第一個問題，沒有辦法，不支援就算了，隻要一個個來寫。（注：後來的某一天，西門子MicroWIN開發環境突然出bug了，竟然看到了部分的西門子Modbus Slave源碼，我在此基礎上實作了可支援廣播的Modbus Slave代碼）。

對第二個問題，隻好老老實實的用西門子 PLC 語句表指令開發Modbus Client，隻要實作3号和16号指令就可以了，還好，Modbus Client本身協定不難，難在PLC的運作機制和PC程式不同，PLC是大循環掃描的，等待資料傳回時，不能直接等待，否則運作看門狗會逾時，總之克服重重困難，終于開發出穩定可靠的Modbus Client程式，直到現在，現場的PLC通信仍采用該方式。

附記：有人會問，為什麼沒有采用PPI協定，PLC本身就支援主和從協定啊？但太讓人遺憾的是，PPI協定通信節奏太快，目前還沒有無線電台（普通工業用）可以正常實作PPI協定通信。

該焦爐四大機車相關介紹，可以參見我以前寫的文章：

<a href="http://www.gongkong.com/tech/example/detail_1.asp?id=4055">http://www.gongkong.com/tech/example/detail_1.asp?id=4055</a>

相關專利

<a href="http://www.cpsfu.com/C10B/2003/1456635.shtml">http://www.cpsfu.com/C10B/2003/1456635.shtml</a>

我開發的Modbus控件介紹

<a href="http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2005/11/20/533315.aspx">http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2005/11/20/533315.aspx</a>

我開發的PPI控件介紹

<a href="http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2005/11/18/532256.aspx">http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2005/11/18/532256.aspx</a>

二、AB PLC擴充子產品ProSoft MVI56通信子產品（2005年11月）

在做濟鋼四車項目的時候，由于PLC采用的是AB RsLogix5000系列的PLC，上面的端口不支援自由口程式設計，無法讀取我們定位标尺的資料，是以購買了與其合作的ProSoft公司專門生産第三方子產品。ProSoft生産的子產品有很多種，由于沒有經驗，很不幸，我們選擇的是MVI56的子產品，而這個子產品卻是全部自由程式設計，不含有任何預設協定。

該子產品典型的就是一個嵌入式系統，相當一個帶三個序列槽的386的電腦，作業系統為小型的DOS系統（TINY DOS），用C＋＋為其開發程式。

在開發完我們的紅外定位标尺的讀取程式後，順便也開發一個Modbus Rtu Client的程式，這樣AB的PLC可以直接和Modbus 的裝置進行通信了。

相關文章，請參見我以前寫的文章：

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

三、隧道廣告影像系統（2004~2006）

隧道廣告影像系統的通信系統，采用12個通信子站（NetBoxII），剛開始并沒有任何Modbus協定，直到有一天，客戶提出要控制節目播放的次序、次數和播放時間，最後決定在地鐵隧道裡，添加一個西門子PLC200系統，由于裝置早已安裝完成，不可能為PLC布一個五六百米的通信線路，隻好利用原通信線路，而最上層的通信為TCP，NetBoxII下一層才是485總線，是以NetBoxII當仁不讓的成了通信橋的裝置。

但是，問題來了，上位機PC如何通過TCP與基于485的PLC進行通信？

最後，決定西門子PLC中安裝Modbus Rtu Slave程式，實作一個标準Modbus裝置，NetBoxII實作 Modbus Tcp到Modbus Rtu的協定轉換。也就是說，在NetBoxII中實作Modbus Tcp Slave和Modbus Rtu Client代碼。

這樣用BC3.0，DOS平台下實作了Modbus Tcp/Rtu協定轉換功能，實作了上位機PC與PLC的通信的要求。

隧道廣告的相關介紹，可以參見我以前寫的文章：

<a href="http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2006/08/16/1074382.aspx">http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2006/08/16/1074382.aspx</a>

四、嵌入式組态系統（2006年1月~至今）

開發組态系統，自然而然的要實作各種通信協定的驅動，是以Modbus 協定的開發不在話下。

分别用EVC和VC實作了Modbus Rtu/AscII/Tcp的Client通信協定驅動。

嵌入式組态系統的相關介紹，可以參見我以前寫的文章：

<a href="http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2006/11/29/1419479.aspx">http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2006/11/29/1419479.aspx</a>

<a href="http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2006/11/19/1396827.aspx">http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2006/11/19/1396827.aspx</a>

<a href="http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2006/10/24/1348840.aspx">http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2006/10/24/1348840.aspx</a>

五、LED影像系統（2006年12月~至今）

目前關于通信這塊代碼還沒有做，不過已決定用C#開發Modbus Rtu Client程式和單片機開發的硬體裝置進行通信（單片機中實作Modbus Rtu Slave，這部分有專門的硬體工程師實作），通過Modbus的通信實作LED大屏各種參數的配置。

LED系統相關介紹

<a href="http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2007/05/28/1627782.aspx">http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2007/05/28/1627782.aspx</a>

六、醫療系統（2007年6月~至今）

目前這部分正在做，除紅外通信闆的Modbus Rtu Slave用彙編實作外，其它的都用C#語言實作。

七、Modbus Rtu 通信協定(3,16号指令)

1、 讀取保持寄存器（單個和多個，以字為最小機關）

發送指令幀：

裝置位址

功能碼

位址H

位址L

資料量H

資料量L

CRC H

CRC L

Addr0

3 H

HoldStart

DataNum

CRC高位

CRC低位

幀 長 度：8個位元組

裝置位址：1～247

功 能 碼：3H

資料位址：0～65535   具體範圍與相關裝置有關         

數    量：1～65535   具體範圍與相關裝置有關

校 驗 碼：CRC16校驗

傳回指令幀：

資料量

資料1

資料N

Addr1

傳回資料的位元組數N

Data (1～N)

幀 長 度：5＋N 個位元組

數 據 量：實際的讀取資料數量         

數    據：傳回資料的意義

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)

指令有誤：

1)        沒有任何傳回

2)        傳回異議幀

錯誤資訊

83 H

一個位元組的錯誤資訊

2、 設定保持寄存器（多個，以字為最小機關）

資料位元組數

具體

資料

10 H

bytN

1～bytN

幀 長 度：9＋bytN 個位元組

功 能 碼：10H

資料位址：0～65535   具體範圍與相關裝置有關       

數    量：1～122     具體範圍與相關裝置有關

字 節 數：設定的位元組個數 bytN= DataNum×2

數    據：具體的位元組資料

幀 長 度：8 個位元組

資料位址：0～65535   具體範圍與相關裝置有關    

1）    沒有任何傳回

2）      傳回異議幀

位址

90 H

八、一點總結

編寫通信相關的程式，其實協定和開發語言并不重要，重要的是對通信雙方的通信裝置的特點，性能要有充分了解，這樣才能開發出可靠，高效的通信程式。