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C#實現(xiàn)Modbus通信功能的示例詳解

更新時間：2024年11月29日 10:31:22 作者：小碼編匠

Modbus作為一種開放且廣泛采用的通信協(xié)議,在實現(xiàn)設(shè)備間數(shù)據(jù)交換方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,它不僅支持多種物理層接口（如RS-232,?RS-485,?以及以太網(wǎng)）,還因其簡單易用的特點而被大家所青睞,本文通過實際示例介紹如何在C#項目中輕松實現(xiàn)Modbus通信功能

1、前言

Modbus作為一種開放且廣泛采用的通信協(xié)議，在實現(xiàn)設(shè)備間數(shù)據(jù)交換方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它不僅支持多種物理層接口（如RS-232, RS-485, 以及以太網(wǎng)），還因其簡單易用的特點而被大家所青睞。

本文通過實際示例介紹如何在C#項目中輕松實現(xiàn)Modbus通信功能。

2、開源通信庫

通信庫是對通信協(xié)議的封裝，一般是以dll動態(tài)鏈接庫的形式存在，對于編程者來說，只需要調(diào)用庫的各種方法即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫。

通信庫有兩種，一種是開源的，即使開源，也要注意看下開源許可證，開源并不一定免費，另外一種就是自己開發(fā)封裝的，這個需要具備一定的開發(fā)能力。

Modbus通信有很多開源通信庫，這其中使用較為廣泛的是NModbus4，NModbus4是一個開源且免費的Modbus通信庫，它的開源許可證是MIT，是一個相對寬松的軟件授權(quán)條款，可以商用。

3、ModbusRTU通信

1、在項目解決方案資源管理器中，選擇【引用】右擊，在彈出的界面中，點擊【管理NuGet程序包】選項，如下圖所示：

2、在打開的選項卡中，選擇【瀏覽】，然后輸入NModbus4進行搜索，搜索到之后，選擇最新穩(wěn)定版2.1.0，點擊【安裝】即可：

3、在NModbus4基礎(chǔ)上封裝一個打開串口和關(guān)閉串口的方法：

private SerialPort serialPort;
private ModbusSerialMaster master;
public void Open(string portName, int baudRate, Parity parity, int dataBits, StopBits stopBits)
{
    if (this.serialPort != null && this.serialPort.IsOpen)
    {
        this.serialPort.Close();
    }
    this.serialPort = new SerialPort(portName, baudRate, parity, dataBits, stopBits);
    this.serialPort.Open();
    this.master = ModbusSerialMaster.CreateRtu(this.serialPort);
    this.master.Transport.WriteTimeout = 2000;
    this.master.Transport.ReadTimeout = 2000;
    this.master.Transport.WaitToRetryMilliseconds = 500;
    this.master.Transport.Retries = 3;
}
 public void Close()
 {
     if (this.serialPort != null && this.serialPort.IsOpen)
     {
         this.serialPort.Close();
     }
     this.master = null;
 }

4、在NModbus4基礎(chǔ)上封裝各種讀寫的方法，這里以讀取保持型寄存器為例，其他方法都是類似的：

public byte[] ReadHoldingRegisters(byte slaveId, ushort start, ushort length)
{
    try
    {
        ushort[] data = this.master.ReadHoldingRegisters(slaveId, start, length);
        List<byte> result = new List<byte>();
        foreach (var item in data)
        {
            result.AddRange(BitConverter.GetBytes(item).Reverse());
        }
        return result.ToArray();
    }
    catch (Exception ex)
    {
        throw new Exception("【讀取保持寄存器】失?。? + ex.Message);
    }
}

基于NModbus4實現(xiàn)ModbusRTU通信，不需要關(guān)注協(xié)議及報文，只需要對NModbus4庫二次封裝即可。

4、ModbusTCP通信

NModbus4不僅支持ModbusRTU通信，也同樣支持ModbusTCP通信，ModbusTCP與ModbusRTU的封裝過程非常類似，主要是存在以下兩個不同點：

ModbusRTU是基于串口通信，因此主要使用的是SerialPort類，而ModbusTCP是基于以太網(wǎng)通信，主要使用的是TcpClient類。

ModbusRTU的讀取和寫入方法中都必須包含從站地址，而ModbusTCP可以把SlaveAddress作為一個可選項。

ModbusTCP通信庫封裝過程如下：

1、在NModbus4基礎(chǔ)上封裝一個TCP連接和斷開的方法：

private TcpClient tcpClient;
private ModbusIpMaster master
public void Connect(string ip, int port)
{
    tcpClient = new TcpClient();
    tcpClient.Connect(IPAddress.Parse(ip), port);
    this.master = ModbusIpMaster.CreateIp(this.tcpClient);
    this.master.Transport.WriteTimeout = 2000;
    this.master.Transport.ReadTimeout = 2000;
    this.master.Transport.WaitToRetryMilliseconds = 500;
    this.master.Transport.Retries = 3;
}
public void DisConnect()
{
     if (this.tcpClient != null && this.tcpClient.Connected)
     {
         this.tcpClient.Close();
     }
     this.master = null;
}

2、封裝一個讀取輸出線圈的方法，其他讀寫方法都是類似的：

public bool[] ReadOutputCoils(ushort start, ushort length, byte slaveAddress = 1)
{
     try
     {
         return this.master.ReadCoils(slaveAddress, start, length);
     }
     catch (Exception ex)
     {
         throw new Exception("【讀取輸出線圈】失?。? + ex.Message);
     }
}