C# 开发ModBus的服务器程序 实现ModBus数据总站 搭建自定义的Modbus服务器 同时支持tcp和rtu
前言
本文将使用一个NuGet公开的组件技术来实现一个ModBus TCP的服务器端数据引擎,方便的实现接收来自各种设备的数据。并且该服务器模拟真实的设备,包含了数据池功能,可以接受来自任何支持Modbus tcp的客户端进行读写数据。C#实现的客户端类请参考下面这篇文章:http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7885368.html 可以进行一些客户端服务器的联合调试。
nuget地址:https://www.nuget.org/packages/HslCommunication/
github地址:https://github.com/dathlin/HslCommunication 如果喜欢可以star或是fork,还可以打赏支持。
联系作者及加群方式(激活码在群里发放):http://www.hslcommunication.cn/Cooperation
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:
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Install-Package HslCommunication |
NuGet安装教程 http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7705014.html
下载地址
此处提供一个服务器的Demo软件,下载解压就可以直接运行,这个Demo的源代码也在上面的示例,界面如下:后续新的版本可能会有点小区别
https://github.com/dathlin/HslCommunication/raw/master/Download/ModbusTcpServer.zip 这个地址的服务器软件永远都是最新的,会不停的更新。
如果您需要一个测试的客户端,包括了tcp和rtu的都可以,下载下面的Demo即可,支持各种配置信息
随便聊聊
使用本组件可以快速搭建一个高性能的MODBUS TCP总站,当我们一个上位机需要读取100台西门子PLC设备(此处只是举个例子,凡是都是使用Modbus tcp的都是一样的)的时候,你采用服务器主动去请求100台设备的机制对性能来说是个极大的考验,如果开100个线程去轮询100台设备,那么性能损失将是非常大的,更不用说再增加设备,如果搭建Modbus tcp服务器,就可以完美的解决性能问题,因为连接的压力将会平均分摊给每一台PLC,服务器端只要新增一个时间戳就可以知道客户端有没有连接上。
我们在100台PLC里都增加发送Modbus tcp方法,将数据发送到服务器的ip和端口上去,服务器根据站号来区分设备。这样就可以搭建一个高性能总站。
关于数据池
本服务器端拥有两个数据池,线圈数据池和寄存器数据池,任何客户端包括服务器本身都可以对数据池进行读写数据,比如PLC1将所有的数据发送到寄存器地址0-99上,PLC2将数据发送到100-199上。
- 线圈数据池 模拟了真实的数据读写,自动解析指令并返回数据
- 离散输入数据池 服务器端允许读写,对客户端来说仅仅支持读,功能码02
- 寄存器数据池 模拟了真实的数据读写
- 输入寄存器数据池 服务器端允许读写,对客户端来说仅仅支持读,功能码04
四个数据池的地址范围都是0-65535,起始地址是从0开始
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
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using HslCommunication.ModBus; |
How to Use
如果想快速的搭建一个Modbus-Tcp的服务器,只要2行代码即可,实例化,启动,而下面的例子稍微复杂了一点,额外配置了日志记录器,绑定了一个数据接收的方法,每当客户端进行数据交互,就会触发,可用于实现自定义功能的Modbus-Tcp服务器
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private HslCommunication.ModBus.ModbusTcpServer busTcpServer; private void button1_Click( object sender, EventArgs e ) { if (! int .TryParse(textBox2.Text, out int port)) { MessageBox.Show( "端口输入不正确!" ); return ; } try { busTcpServer = new HslCommunication.ModBus.ModbusTcpServer( ); busTcpServer.LogNet = new HslCommunication.LogNet.LogNetSingle( "logs.txt" ); busTcpServer.LogNet.BeforeSaveToFile += LogNet_BeforeSaveToFile; busTcpServer.OnDataReceived += BusTcpServer_OnDataReceived; busTcpServer.ServerStart( port ); button1.Enabled = false ; panel2.Enabled = true ; } catch (Exception ex) { MessageBox.Show( ex.Message ); } } private void BusTcpServer_OnDataReceived( byte [] modbus ) { if (InvokeRequired) { BeginInvoke( new Action< byte []>( BusTcpServer_OnDataReceived ), modbus ); return ; } textBox1.AppendText( "接收数据:" + HslCommunication.BasicFramework.SoftBasic.ByteToHexString(modbus) + Environment.NewLine ); } /// <summary> /// 当有日志记录的时候,触发,将日志信息也在主界面进行输出 /// </summary> /// <param name="sender"></param> /// <param name="e"></param> private void LogNet_BeforeSaveToFile( object sender, HslCommunication.LogNet.HslEventArgs e ) { if (InvokeRequired) { BeginInvoke( new Action< object , HslCommunication.LogNet.HslEventArgs>( LogNet_BeforeSaveToFile ), sender, e ); return ; } textBox1.AppendText( e.HslMessage.ToString( ) + Environment.NewLine ); } |
RTU支持
当客户端进行连接了一个串口线后,也可以方便的让服务器的支持同时支持串口访问,
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busTcpServer.StartSerialPort( "Com3" ); |
默认的串口参数是9600波特率。8位数据位,无奇偶校验,1位停止位,当然也可以自行指定波特率
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busTcpServer.StartSerialPort( "Com3" ,9600 ); |
还可以传入一个初始化的委托方法,可以实现任意的支持。
创建数据订阅
当客户端进行发送读写指定时,如果你使用了OnDataReceived事件,都会触发,当然可能这并不是你需要的,如果我们相对一个地址上的数据进行监视,也就当有客户端写入的时候触发,或者是当这个数据更改了的时候触发,那么我们可以创建自己的数据订阅器:
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private void button2_Click( object sender, EventArgs e ) { // 点击数据监视 ModBusMonitorAddress monitorAddress = new ModBusMonitorAddress( ); monitorAddress.Address = ushort .Parse( textBox6.Text ); monitorAddress.OnChange += MonitorAddress_OnChange; monitorAddress.OnWrite += MonitorAddress_OnWrite; busTcpServer.AddSubcription( monitorAddress ); button2.Enabled = false ; } private void MonitorAddress_OnWrite( ModBusMonitorAddress monitor, short value ) { // 当有客户端写入时就触发 } private void MonitorAddress_OnChange( ModBusMonitorAddress monitor, short befor, short after ) { // 当该地址的值更改的时候触发 if (InvokeRequired) { BeginInvoke( new Action<ModBusMonitorAddress, short , short >( MonitorAddress_OnChange ), monitor, befor, after ); return ; } textBox9.Text = after.ToString( ); label11.Text = "写入时间:" + DateTime.Now.ToString( ) + " 修改前:" + befor + " 修改后:" + after; } |
当然,你可以只使用其中的一种数据订阅,比如上述的操作,一旦有客户端写入地址0x01的数据(无论是写入一个寄存器还是批量),那么马上会触发如下的方法。注意,从服务器自身写入的数据不会触发,所有的订阅都可以关联同一个方法,根据地址的不同来区分。
特别说明:
服务器只负责接受Modbus TCP协议的数据,无论客户端发了读写指令,都会触发接收事件。在服务器端有一个数据池,存储了线圈数据和寄存器数据,模拟了一个真实的设备,允许客户端使用Modbus tcp协议对服务器进行数据读写,并返回真实的数据,如果设备往这个服务器的寄存器地址写了100,那么服务器端或者其他客户端去读取寄存器100地址的值的时候,那么也是100.
下面演示了一些简单的数据读写,用于服务器端进行操作的。
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bool Coil100 = busTcpServer.ReadCoil( "100" ); // 读线圈100的值 bool [] Coil100_109 = busTcpServer.ReadCoil( "100" , 10 ); // 读线圈数组 short Short100 = busTcpServer.ReadInt16( "100" ); // 读取寄存器值 ushort UShort100 = busTcpServer.ReadUInt16( "100" ); // 读取寄存器ushort值 int Int100 = busTcpServer.ReadInt32( "100" ); // 读取寄存器int值 uint UInt100 = busTcpServer.ReadUInt32( "100" ); // 读取寄存器uint值 float Float100 = busTcpServer.ReadFloat( "100" ); // 读取寄存器Float值 long Long100 = busTcpServer.ReadInt64( "100" ); // 读取寄存器long值 ulong ULong100 = busTcpServer.ReadUInt64( "100" ); // 读取寄存器ulong值 double Double100 = busTcpServer.ReadDouble( "100" ); // 读取寄存器double值 busTcpServer.WriteCoil( "100" , true ); // 写线圈的通断 busTcpServer.Write( "100" , ( short )5 ); // 写入short值 busTcpServer.Write( "100" , ( ushort )45678 ); // 写入ushort值 busTcpServer.Write( "100" , 12345667 ); // 写入int值 busTcpServer.Write( "100" , ( uint )12312312 ); // 写入uint值 busTcpServer.Write( "100" , 123.456f ); // 写入float值 busTcpServer.Write( "100" , 1231231231233L ); // 写入long值 busTcpServer.Write( "100" , 1212312313UL ); // 写入ulong值 busTcpServer.Write( "100" , 123.456d ); // 写入double值 |
读写离散量:
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bool value_100 = busTcpServer.ReadDiscrete( "100" ); // 读取地址100的离散量 bool[] value_100_109 = busTcpServer.ReadDiscrete( "100" , 10 ); // 读取数据 busTcpServer.WriteDiscrete( "100" , true ); // 地址100为true busTcpServer.WriteDiscrete( "100" , new bool[]{ true , true }); // 地址100-101为true |
读写输入寄存器:
输入寄存器的读写方式和寄存器的是一致的,只是地址改一下就好了,也即使用富地址的方式,举个例子,写输入寄存器地址100为123
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busTcpServer.Write( "x=4;100" , ( short ) 123 ); |
之前写100,现在改成"x=4;123" x=4也即是使用功能码04,那么之前寄存器的地址100等效于"x=3;100"
其他格式的数据参照这个即可。
过滤客户端:
支持对客户端的IP地址过滤,禁止不信任的Ip登录
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modbusTcpServer.SetTrustedIpAddress( new List< string >( "192.168.0.100" , "192.168.0.101" ) ); |
如果要移除限制,重新恢复所有的客户端登录,那么按照如下操作
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modbusTcpServer.SetTrustedIpAddress( null ); |
主动连接客户端:
本服务器支持主动连接客户端,然后再进行数据交互,这种情况在有些工业上应用还是很广泛的
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OperateResult connect = busTcpServer.ConnectHslAlientClient( "192.168.0.111" , "10000" , "12345678901" ); if (connect.IsSuccess) { MessageBox.Show( "连接成功!" ); } else { MessageBox.Show( "连接失败!原因:" + connect.Message ); } } |
需要制定对方的IP地址,端口号,以及唯一识别码,目前使用的注册包协议为HslAlien协议,过几天专门写一篇这个协议的博文,如果需要连接其他定制的客户端,请联系作者进行定制。
注意:
数据串的第7个字节为Modbus的站号信息,如下界面是FF,也即255,可以以此来区分不同的设备发来的数据信息,所以此处一个服务器实例挂的最大客户端数为256台设备,前两个字节为消息的头序列,如果设备可以固定消息头,用这个来标识设备的话,就可以区分65536台设备。
创作不易,感谢打赏:
参考链接:
如果你对MODBUS TCP不熟悉,那么请参照如下地址,我就是参照该地址的博客开发的代码:
http://blog.csdn.net/thebestleo/article/details/52269999
原文地址:https://www.cnblogs.com/wwwbdabc/p/11652704.html
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