初识Modbus TCP/IP-------------C#编写Modbus TCP客户端程序(一）

转自：http://blog.csdn.net/thebestleo/article/details/52269999

首先我要说明一下，本人新手一枚，本文仅为同样热爱学习的同学提供参考，有不

对的地方还请大家热心指出，本文只起到一个抛砖引玉的作用，希望看到本文的同学可

以从中学习到少许知识，也希望可以跟各位读者成为朋友，多多交流，使学习不再孤单

寂寞。


由于本文太长，顾分为两部分，第二部分连接

初识Modbus TCP/IP-------------C#编写Modbus TCP客户端程序(二）


http://blog.csdn.net/thebestleo/article/details/52331976


废话少说，我们直接上干的，学习知识，第一个是收集和查阅资料，这个是必须的。


1、Modbus官方网站：http://www.modbus.org/

2、Modbus协议规范英文原版：

   http://download.csdn.net/download/thebestleo/9609480

3、Modbus协议规范中文版：

   http://download.csdn.net/download/thebestleo/9609620

4、Modbus通讯的TCP实现指南：

   http://download.csdn.net/download/thebestleo/9609646  

5、Modbu TCP服务器测试工具：

   http://download.csdn.net/download/thebestleo/9609665

6、Modbu TCP客户端测试工具：

   http://download.csdn.net/download/thebestleo/9609676

7、网络数据分析软件Wireshark：

   http://download.csdn.net/download/thebestleo/9613131

8、文章中Modbus Slave的设置文件，打包下载一下，便于你的测试

   http://download.csdn.net/detail/thebestleo/9614679

9、本文最终所写成的C#的Modbus TCP客户端程序

     http://download.csdn.net/download/thebestleo/9614682


下面传一张modbus官网上的一张图片，是一个Modbus TCP的工具包，跟我上面给出的类似




    看见没，上述资料价值500美元，好了，我的工作到此结束，剩下的不给钱不说了大笑

    开个玩笑，我们继续。说实话，上述的资料我也没有特别仔细的看过，

   （等找个时间好好看看）

    这里我只是简单的理解一下Modbus TCP/IP协议的内容，就是去掉了modbus协议

本身的CRC校验，增加了MBAP 报文头。（这里只是简单的理解，深入之后可能会有更

多的东西需要学习，但为了可以快速入门，我们先按照这个思路往下走）。

我们首先来看一下，MBAP 报文头都包括了哪些信息和内容



事务元标识符（2个字节）：用于事务处理配对。在响应中，MODBUS服务器复制请求的事务处理标识符。

这里在以太网传输中存在一个问题，就是先发后至，我们可以利用这个事务处理

标识符做一个TCP序列号，来防止这种情况所造成的数据收发错乱（这里我们先不

讨论这种情况，这个事务处理标识符我们统一使用0x00，0x01）

协议标识符（2个字节）：modbus协议标识符为0x00，0x00

长度（2个字节）：长度域是下一个域的字节数，包括单元标识符和数据域。

单元标识符（1个字节）：这个好像是个站号，文档中的说明没怎么看懂，有明白的

可以留言告诉我。

根据上面的思路很容易理解，在modbus报文前，加上表的MBAP报文头，再去掉modbus

报文中的CRC校验就可以形成modbus TCP的报文，那么modbus报文格式是什么样的呢？

modbus报文时根据不同的功能码，报文格式的形式是不同的，下面我们具体用一个C#

的例程来说明一下Modbus TCP报文的数据组成和传输方法。（这里很多同学会说，我

对modbus不了解，对C#更是知道的更少了，不要紧，只要你有一点C语言和串口通信的

基础，其他的你尽管抄袭过来，日后慢慢的消化理解，很多老师在教育学生的时候总是

鼓励什么独立思考，严禁抄袭什么的，再我看来抄别人的并没有什么错，学习吗，就是

站在前人的肩膀上看世界，很多东西你没有那个时间去研究，还有很多东西即使你有那

个时间你也研究不出来，老师上课教的是啥，不都是抄袭前人的科研成果吗，要是什么

都需要自己研究，还用老师教什么。）

所以我在这里以一种开放的态度，撰写了本文，希望大家能相互学习进步。

言归正传，我们来用C#写一个Modbus TCP的客户端程序，并使用Modbus Slave

这个软件对程序的功能进行测试

1、首先，作为客户端程序，我们要先针对服务器IP和端口建立一个连接，IP地址根据

   Modbus Slave，所在电脑的IP来确定，Modbus TCP的端口号是众所周知的502

 （为了保持程序的完整性，我把第一步的整个程序都贴出来，避免造成歧义。）

[csharp] view plain copy
  1. using System;  
  2. using System.Windows.Forms;  
  3. using System.Net.Sockets;  
  4. using System.Threading;  
  5. using System.Net;  
  6.   
  7. namespace Modbus_TCP_Client  
  8. {  
  9.     public partial class Form1 : Form  
  10.     {  
  11.         public Socket newclient;  
  12.         public bool Connected;  
  13.         public Thread myThread;  
  14.         public delegate void MyInvoke(string str);  
  15.         public Form1()  
  16.         {  
  17.             InitializeComponent();  
  18.         }  
  19.   
  20.         private void exit_Click(object sender, EventArgs e)  
  21.         {  
  22.             Application.Exit();  
  23.         }  
  24.   
  25.         public void Connect()  
  26.         {  
  27.             byte[] data = new byte[1024];  
  28.   
  29.             string ipadd = serverIP.Text.Trim();//将服务器IP地址存放在字符串 ipadd中  
  30.             int port = Convert.ToInt32(serverPort.Text.Trim());//将端口号强制为32位整型，存放在port中  
  31.   
  32.             //创建一个套接字   
  33.   
  34.             IPEndPoint ie = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ipadd), port);  
  35.             newclient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);  
  36.   
  37.   
  38.             //将套接字与远程服务器地址相连  
  39.             try  
  40.             {  
  41.                 newclient.Connect(ie);  
  42.                 connect.Enabled = false;//使连接按钮变成虚的，无法点击  
  43.                 Connected = true;  
  44.   
  45.             }  
  46.             catch (SocketException e)  
  47.             {  
  48.                 MessageBox.Show("连接服务器失败  " + e.Message);  
  49.                 return;  
  50.             }  
  51.   
  52.             ThreadStart myThreaddelegate = new ThreadStart(ReceiveMsg);  
  53.             myThread = new Thread(myThreaddelegate);  
  54.             myThread.Start();  
  55.             tmSend.Enabled = true;//增加定时发送需要将此功能打开  
  56.   
  57.         }  
  58.   
  59.         private void connect_Click_1(object sender, EventArgs e)  
  60.         {  
  61.             Connect();  
  62.         }  
  63.     }  
  64. }  



2、为了避免连接服务器发生超时掉线，我们这里做一个定时发送的函数，保证

   在掉线时间范围内连续向服务器发送数据，注意，需要在连接函数中增加

   timersend.Enabled = true;，在连接服务器的同时来触发定时发送。

[csharp] view plain copy
  1. private void timersend_Tick(object sender, EventArgs e)  
  2. {  
  3.        int isecond = 5000;//以毫秒为单位  
  4.        timersend.Interval = isecond;//5秒触发一次  
  5.        byte[] data = new byte[] { 0x00, 0x0f, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x01, 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01 };  
  6.        newclient.Send(data);  
  7. }  



通过上面的两步，一个Modbus TCP的客户端连接已经建立起来了，下面我们就来分析

Modbus TCP协议的具体内容与实现方式了。

3、我们根据Modbus协议规范中文版中的内容，来写几个功能码的程序。

   我们直接用实例来说明：


1）、01（0x01）功能码--------读线圈

请求与响应格式




这是一个请求读离散量输出20-38 的实例：




由上图可以，我们来编程发送数据（这里需要注意一下，上述图片是

从modbus协议文档上截取的，起始地址要根据你的服务器来具体分析，

有的是从0开始的，有的是从1开始，所以起始地址应该是14）

0x00,0x01,0x00,0x00,0x00,0x06,0x01,0x01,0x00,0x14,0x00,0x13

[csharp] view plain copy
  1. private void send01_Click(object sender, EventArgs e)  
  2. {  
  3.     byte[] data = new byte[] { 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x01, 0x01, 0x00, 0x14, 0x00, 0x13;  
  4.     newclient.Send(data);  
  5. }  



接收数据为：

0x00,0x01,0x00,0x00,0x00,0x06,0x01,0x01,0x03,0xCD,0x6B,0x05

这里还需要做一个接收函数和现实接收数据的文本框

[csharp] view plain copy
  1. public void ReceiveMsg()  
  2.         {  
  3.             while (true)  
  4.             {  
  5.                 byte[] data = new byte[1024];//定义数据接收数组  
  6.                 newclient.Receive(data);//接收数据到data数组  
  7.                 int length = data[5];//读取数据长度  
  8.                 Byte[] datashow = new byte[length + 6];//定义所要显示的接收的数据的长度  
  9.                 for (int i = 0; i <= length + 5; i++)//将要显示的数据存放到数组datashow中  
  10.                     datashow[i] = data[i];  
  11.                 string stringdata = BitConverter.ToString(datashow);//把数组转换成16进制字符串  
  12.                 if (data[7] == 0x01) { showMsg01(stringdata + " "); };  
  13.                 if (data[7] == 0x02) { showMsg02(stringdata + " "); };  
  14.                 if (data[7] == 0x03) { showMsg03(stringdata + " "); };  
  15.                 if (data[7] == 0x05) { showMsg05(stringdata + " "); };  
  16.                 if (data[7] == 0x06) { showMsg06(stringdata + " "); };  
  17.                 if (data[7] == 0x0F) { showMsg0F(stringdata + " "); };  
  18.                 if (data[7] == 0x10) { showMsg10(stringdata + " "); };  
  19.             }  
  20.         }  


[csharp] view plain copy
  1. public void showMsg01(string msg)  
  2. {  
  3.   
  4.     //在线程里以安全方式调用控件  
  5.     if (receiveMsg01.InvokeRequired)  
  6.     {  
  7.         MyInvoke _myinvoke = new MyInvoke(showMsg01);  
  8.         receiveMsg01.Invoke(_myinvoke, new object[] { msg });  
  9.     }  
  10.     else  
  11.      {  
  12.         receiveMsg01.AppendText(msg);  
  13.      }  
  14.   
  15. }  


下面我来介绍1个测试工具，modbus slave，打开软件，点击Connection来建立一个

modbus tcp服务器，如下图所示



下面我们再来设置一下该软件，这里我们首先测试的是0x01功能码，所以我们点击Setup，设置如下图





我们0x01功能码的例子是一个请求读离散量输出20-38，这里注意一下分析，

0xCD是27-20，0x6B是35-28，0x05是43-36，这里从39到43用0来补齐

下面我们在Modbus Slave中填写数据，如图所示







下面，我们运行我们用C#编写的软件，并打开Wireshark来截取封包进行分析，

截取封包如下图

Modbus TCP请求




Modbus TCP相应：




再看一下我们软件接收到的数据




2）、02（0x02）功能码--------读离散量输入

请求与应答PDU



这是一个请求读取离散量输入197-218 的实例：




发送数据为：

0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x01, 0x02, 0x00, 0xC5, 0x00, 0x16

程序如下：

[csharp] view plain copy
  1. private void send02_Click(object sender, EventArgs e)  
  2. {  
  3.     byte[] data = new byte[] { 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x01, 0x02, 0x00, 0xC5, 0x00, 0x16 };  
  4.     newclient.Send(data);  
  5. }  


接收数据为：

0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x01, 0x02, 0x03, 0xAC, 0xDB, 0x35

程序如下：

[csharp] view plain copy
  1. public void showMsg02(string msg)  
  2. {  
  3.   
  4.     //在线程里以安全方式调用控件  
  5.     if (receive0x01.InvokeRequired)  
  6.     {  
  7.         MyInvoke _myinvoke = new MyInvoke(showMsg02);  
  8.         receive0x02.Invoke(_myinvoke, new object[] { msg });  
  9.     }  
  10.     else  
  11.     {  
  12.         receive0x02.AppendText(msg);  
  13.     }  
  14.   
  15. }  


我们再来看一下Modbus Slave设置







我们再看一下Wireshark截取封包

Modbus TCP请求



Modbus TCP响应




我们的软件所收到的数据





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