C# ModBus Tcp读写数据 与服务器进行通讯

C# ModBus Tcp读写数据 与服务器进行通讯

 

前言

本文将使用一个NuGet公开的组件技术来实现一个ModBus TCP的客户端，方便的对Modbus tcp的服务器进行读写，这个服务器可以是电脑端C#设计的，也可以是PLC实现的，也可以是其他任何支持这个通信协议的服务器。

在Visual Studio 中的NuGet管理器中可以下载安装，也可以直接在NuGet控制台输入下面的指令安装：

?
1
Install-Package HslCommunication

NuGet安装教程 http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7705014.html

技术支持QQ群：592132877 （组件的版本更新细节也将第一时间在群里发布）组件API地址：http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7703805.html

关于两种模式

在PLC端，包括三菱和西门子篇二以及Modbus Tcp客户端的访问器上，都支持两种模式，短连接模式和长连接模式，现在就来解释下什么原理。

短连接：每次读写都是一个单独的请求，请求完毕也就关闭了，如果服务器的端口仅仅支持单连接，那么关闭后这个端口可以被其他连接复用，但是在频繁的网络请求下，容易发生异常，会有其他的请求不成功，尤其是多线程的情况下。

长连接：创建一个公用的连接通道，所有的读写请求都利用这个通道来完成，这样的话，读写性能更快速，即时多线程调用也不会影响，内部有同步机制。如果服务器的端口仅仅支持单连接，那么这个端口就被占用了，比如三菱的端口机制，西门子的Modbus tcp端口机制也是这样的。以下代码默认使用短连接，方便测试。

在短连接的模式下，每次请求都是单独的访问，所以没有重连的困扰，在长连接的模式下，如果本次请求失败了，在下次请求的时候，会自动重新连接服务器，直到请求成功为止。另外，尽量所有的读写都对结果的成功进行判断。

随便聊聊

只要是网络访问，就会存在主从的区别，此处的设计模式是客户端主动请求服务器数据，然后接收服务器的反馈数据，支持原生的指令收发，支持其他一些方便的API收发。特殊功能码需要使用原生收发的API，本组件支持如下的功能操作：

  • 0x01 读取线圈的操作，
  • 0x02 读取离散的操作，
  • 0x03 读取寄存器的值，
  • 0x05 写一个线圈操作，
  • 0x06 写一个寄存器值，
  • 0x0F 批量写线圈操作，
  • 0x10 批量写寄存器值，

如果你的设备需要这些功能之外的数据，可以使用原生API方法，但是这个方法的前提就是你对MODBUS TCP协议非常清晰才可以，如果你不了解这个协议，可以参照下面的博客说明：

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

如果你需要搭建自己的ModBus服务器，可以参照这边文章：http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7782315.html

在你开发自己的客户端程序之前，可以先用MODBUS测试工具进行测试，以下地址的一个开源项目就是基于这个组件开发的Modbus tcp测试工具，可直接用于读写测试。

https://github.com/dathlin/ModBusTcpTools

原生API调用示例

Reference

ModBus组件所有的功能类都在 HslCommunication.ModBus命名空间，所以再使用之前先添加

?
1
2
using HslCommunication.ModBus;
using HslCommunication;

　　

How to Use

实例化：

在使用读写功能之前必须先进行实例化：

?
1
private ModBusTcpClient busTcpClient = new ModBusTcpClient("192.168.1.195", 502, 0xFF); // 站号255

上面的实例化指定了服务器的IP地址，端口号（一般都是502），以及自己的站号，允许设置为0-255，后面的两个参数有默认值，在实例化的时候可以省略。

?
1
private ModBusTcpClient busTcpClient = new ModBusTcpClient("192.168.1.195"); // 端口号502，站号0

上面两个声明选择其中一个就行了。然后实例化之后(也可以放在窗体的Load方法中)就可以调用下面的方法切换为长连接了，

?
1
modBusTcpClient.ConnectServer();

以下代码演示常用的读写操作，为了方便起见，不再对IsSuccess判断，一般都是成功的：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
private void userButton30_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 读取操作
bool coil100 = busTcpClient.ReadBoolCoil(100).Content; // 读取线圈100的通断
short short100 = busTcpClient.ReadShortRegister(100).Content; // 读取寄存器100的short值
ushort ushort100 = busTcpClient.ReadUShortRegister(100).Content; // 读取寄存器100的ushort值
int int100 = busTcpClient.ReadIntRegister(100).Content; // 读取寄存器100-101的int值
uint uint100 = busTcpClient.ReadUIntRegister(100).Content; // 读取寄存器100-101的uint值
float float100 = busTcpClient.ReadFloatRegister(100).Content; // 读取寄存器100-101的float值
long long100 = busTcpClient.ReadLongRegister(100).Content; // 读取寄存器100-103的long值
ulong ulong100 = busTcpClient.ReadULongRegister(100).Content; // 读取寄存器100-103的ulong值
double double100 = busTcpClient.ReadDoubleRegister(100).Content; // 读取寄存器100-103的double值
string str100 = busTcpClient.ReadStringRegister(100, 5).Content;// 读取100到104共10个字符的字符串
 
// 写入操作
busTcpClient.WriteOneCoil(100, true);// 写入线圈100为通
busTcpClient.WriteRegister(100, (short)12345);// 写入寄存器100为12345
busTcpClient.WriteRegister(100, (ushort)45678);// 写入寄存器100为45678
busTcpClient.WriteRegister(100, 123456789);// 写入寄存器100-101为123456789
busTcpClient.WriteRegister(100, (uint)123456778);// 写入寄存器100-101为123456778
busTcpClient.WriteRegister(100, 123.456);// 写入寄存器100-101为123.456
busTcpClient.WriteRegister(100, 12312312312414L);//写入寄存器100-103为一个大数据
busTcpClient.WriteRegister(100, 12634534534543656UL);// 写入寄存器100-103为一个大数据
busTcpClient.WriteRegister(100, 123.456d);// 写入寄存器100-103为一个双精度的数据
busTcpClient.WriteRegister(100, "K123456789");
 
}

下面再分别讲解严格的操作，以及批量化的复杂的读写操作，假设你要读取1000个M，循环读取1千次可能要3秒钟，如果用了下面的批量化读取，只需要50ms，但是需要你对字节的原理比较熟悉才能得心应手的处理

读取线圈API：

在此处举例读取地址为0，长度为10的线圈数量，但是需要注意的是，读取出来的数据是byte[]类型的，还需要处理一下：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
private void userButton8_Click(object sender,EventArgs e)
{
HslCommunication.OperateResult<byte[]> read = busTcpClient.ReadCoil(0, 10);
if(read.IsSuccess)
{
// 共返回2个字节，以下展示手动处理位，分别获取10和线圈的通断情况
bool coil_0 = (read.Content[0] & 0x01) == 0x01;
bool coil_1 = (read.Content[0] & 0x02) == 0x02;
bool coil_2 = (read.Content[0] & 0x04) == 0x04;
bool coil_3 = (read.Content[0] & 0x08) == 0x08;
bool coil_4 = (read.Content[0] & 0x10) == 0x10;
bool coil_5 = (read.Content[0] & 0x20) == 0x20;
bool coil_6 = (read.Content[0] & 0x40) == 0x40;
bool coil_7 = (read.Content[0] & 0x80) == 0x80;
bool coil_8 = (read.Content[1] & 0x01) == 0x01;
bool coil_9 = (read.Content[1] & 0x02) == 0x02;
}
else
{
MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
}
}

　　当然也可以用组件提供的数据转换API实现数据提取：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
private void userButton9_Click(object sender, EventArgs e)
{
HslCommunication.OperateResult<byte[]> read = busTcpClient.ReadCoil(0, 10);
if (read.IsSuccess)
{
// 共返回2个字节，一次性获取所有节点的通断
bool[] result = HslCommunication.BasicFramework.SoftBasic.ByteToBoolArray(read.Content, 10);
bool coil_0 = result[0];
bool coil_1 = result[1];
bool coil_2 = result[2];
bool coil_3 = result[3];
bool coil_4 = result[4];
bool coil_5 = result[5];
bool coil_6 = result[6];
bool coil_7 = result[7];
bool coil_8 = result[8];
bool coil_9 = result[9];
}
else
{
MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
}
}

读取离散数据：

读取离散数据和读取线圈的代码几乎是一致的，处理方式也是一致的，只是方法名称改成了：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
private void userButton8_Click(object sender,EventArgs e)
{
HslCommunication.OperateResult<byte[]> read = busTcpClient.ReadDiscrete(0, 10);
if(read.IsSuccess)
{
// 共返回2个字节，以下展示手动处理位，分别获取10和线圈的通断情况
bool coil_0 = (read.Content[0] & 0x01) == 0x01;
bool coil_1 = (read.Content[0] & 0x02) == 0x02;
bool coil_2 = (read.Content[0] & 0x04) == 0x04;
bool coil_3 = (read.Content[0] & 0x08) == 0x08;
bool coil_4 = (read.Content[0] & 0x10) == 0x10;
bool coil_5 = (read.Content[0] & 0x20) == 0x20;
bool coil_6 = (read.Content[0] & 0x40) == 0x40;
bool coil_7 = (read.Content[0] & 0x80) == 0x80;
bool coil_8 = (read.Content[1] & 0x01) == 0x01;
bool coil_9 = (read.Content[1] & 0x02) == 0x02;
}
else
{
MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
}
}
 
private void userButton9_Click(object sender, EventArgs e)
{
HslCommunication.OperateResult<byte[]> read = busTcpClient.ReadDiscrete(0, 10);
if (read.IsSuccess)
{
// 共返回2个字节，一次性获取所有节点的通断
bool[] result = HslCommunication.BasicFramework.SoftBasic.ByteToBoolArray(read.Content, 10);
bool coil_0 = result[0];
bool coil_1 = result[1];
bool coil_2 = result[2];
bool coil_3 = result[3];
bool coil_4 = result[4];
bool coil_5 = result[5];
bool coil_6 = result[6];
bool coil_7 = result[7];
bool coil_8 = result[8];
bool coil_9 = result[9];
}
else
{
MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
}
}

读取寄存器数据：

假设我们需要读取地址为0，长度为10的数据，也即是10个数据，每个数据2个字节，总计20个字节的数据。下面解析数据前，先进行了假设，你在解析自己的数据前可以参照下面的解析

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
private void userButton10_Click(object sender, EventArgs e)
{
HslCommunication.OperateResult<byte[]> read = busTcpClient.ReadRegister(0, 10);
if (read.IsSuccess)
{
// 共返回20个字节，每个数据2个字节，高位在前，低位在后
// 在数据解析前需要知道里面到底存了什么类型的数据，所以需要进行一些假设：
// 前两个字节是short数据类型
byte[] buffer = new byte[2];
buffer[0] = read.Content[1];
buffer[1] = read.Content[0];
 
short value1 = BitConverter.ToInt16(buffer, 0);
// 接下来的2个字节是ushort类型
buffer = new byte[2];
buffer[0] = read.Content[3];
buffer[1] = read.Content[2];
 
ushort value2 = BitConverter.ToUInt16(buffer, 0);
// 接下来的4个字节是int类型
buffer = new byte[4];
buffer[0] = read.Content[7];
buffer[1] = read.Content[6];
buffer[2] = read.Content[5];
buffer[3] = read.Content[4];
 
int value3 = BitConverter.ToInt32(buffer, 0);
// 接下来的4个字节是float类型
buffer = new byte[4];
buffer[0] = read.Content[11];
buffer[1] = read.Content[10];
buffer[2] = read.Content[9];
buffer[3] = read.Content[8];
 
float value4 = BitConverter.ToSingle(buffer, 0);
// 接下来的全部字节，共8个字节是规格信息
string speci = Encoding.ASCII.GetString(read.Content, 12, 8);
 
// 已经提取完所有的数据
}
else
{
MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
}
}

写一个线圈：

写一个线圈，这个相对比较简单，假设我们需要写入线圈0，为通

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
private void userButton11_Click(object sender, EventArgs e)
{
HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteOneCoil(0, true);
if (write.IsSuccess)
{
// 写入成功
textBox1.Text = "写入成功";
}
else
{
MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
}
}

写一个寄存器：

写一个寄存器的操作也是非常的方便，在这里提供了三个重载的方法，允许使用三种方式写入：分别写入，short，ushort，byte三种：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
private void userButton12_Click(object sender, EventArgs e)
{
short value = -1234;
HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteOneRegister(0, value);
if (write.IsSuccess)
{
// 写入成功
textBox1.Text = "写入成功";
}
else
{
MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
}
}

　　

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
private void userButton12_Click(object sender, EventArgs e)
{
ushort value = 56713;
HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteOneRegister(0, value);
if (write.IsSuccess)
{
// 写入成功
textBox1.Text = "写入成功";
}
else
{
MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
}
}

　　

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
private void userButton12_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 0x00为高位，0x10为低位
HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteOneRegister(0, 0x00, 0x10);
if (write.IsSuccess)
{
// 写入成功
textBox1.Text = "写入成功";
}
else
{
MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
}
}

批量写入线圈：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
private void userButton13_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 线圈0为True，线圈1为false，线圈2为true.....等等，以此类推，数组长度多少，就写入多少线圈
bool[] value = new bool[] { true, false, true, true, false, false };
HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteCoil(0, value);
if (write.IsSuccess)
{
// 写入成功
textBox1.Text = "写入成功";
}
else
{
MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
}
}

　　

批量写入寄存器：

第一种情况写入一串short数组，这种情况比较简单：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
private void userButton14_Click(object sender, EventArgs e)
{
short[] value = new short[] { -1234, 467, 12345 };
HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteRegister(0, value);
if (write.IsSuccess)
{
// 写入成功
textBox1.Text = "写入成功";
}
else
{
MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
}
}

第二情况写入一串ushort数组，也是比较简单：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
private void userButton14_Click(object sender, EventArgs e)
{
ushort[] value = new ushort[] { 46789, 467, 12345 };
HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteRegister(0, value);
if (write.IsSuccess)
{
// 写入成功
textBox1.Text = "写入成功";
}
else
{
MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
}
}

比较复杂的是写入自定义的数据，按照上述读取寄存器，解析的方式反着来就可以实现了，比如我需要写入寄存器0，寄存器1共同组成的一个int数据，那么我们这么写：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
private void userButton15_Click(object sender, EventArgs e)
{
int value = 12345678;// 等待写入的一个数据
byte[] buffer = BitConverter.GetBytes(value);
Array.Reverse(buffer); // 这个是必须的
 
HslCommunication.OperateResult write = busTcpClient.WriteRegister(0, buffer);
if (write.IsSuccess)
{
// 写入成功
textBox1.Text = "写入成功";
}
else
{
MessageBox.Show(write.ToMessageShowString());
}
}

其他数据参考这个就行，如果有不明白的，可以联系上面的QQ群。

模式切换(支持热切换，想什么时候切换都可以)：

上面默认都是使用短连接的机制，如果需要使用长连接的话，这种通讯模式更加稳定。多线程已经同步。

?
1
2
3
4
private void userButton11_Click(object sender, EventArgs e)
{
modBusTcpClient.ConnectServer();
}

执行完这一行代码后，一般在实例化后面就可以切换长连接了，会返回一个OperateResult对象，连接成功IsSuccess为True，后面所有的读写操作都调用同一个通信通道。如果想要切换回短连接。

?
1
modBusTcpClient.ConnectClose();

究极数据操作，使用原生的报文来操作数据：

传入一个字节数组，数据内容和原生的数据一致，比如我要通过原生API读取寄存器地址为0，长度为3的数据，那么字节的HEX标识形式为 00 00 00 00 00 06 00 03 00 00 00 03

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
private void userButton2_Click(object sender, EventArgs e)
{
byte[] data = HslCommunication.BasicFramework.SoftBasic.HexStringToBytes("00 00 00 00 00 06 00 03 00 00 00 03");
 
HslCommunication.OperateResult<byte[]> read = busTcpClient.ReadFromModBusServer(data);
if(read.IsSuccess)
{
// 获取结果，并转化为Hex字符串，方便显示
string result = HslCommunication.BasicFramework.SoftBasic.ByteToHexString(read.Content, ' ');
}
else
{
MessageBox.Show(read.ToMessageShowString());
}
}

　　上述代码在操作时用了一个转化机制，输入为十六进制的文本，转化为byte[]数据，中间的分割符可以为空格，可以为'-'，也可以为','，'_'等等等等，调用了组件基础的数据转化功能。

【推广】 免费学中医，健康全家人
原文地址：https://www.cnblogs.com/woxihuadabai/p/8037957.html