使用树莓派和Python实现ModbusTCP通讯

树莓派以强大的性能与低廉的价格，非常适合作为物联网终端设备，树莓派将现场传感器采集到的设备传输到监控中心时，可以采用不同的语言与通讯协议。在工业现场中，Modbus是非常常见的一种通讯方式，本文以python语言Modbus_tk库为例，使用电脑作为ModbusTCP通讯主站，与树莓派实现ModbusTCP通讯（树莓派作为通讯从站）。本文以CSDN博客文章为基础，将python版本从2.7更新到了3.6，同时将开发平台迁移到了树莓派下。

1. 系统与环境

台式机安装windows10专业版，安装Anaconda发行版的python（3.6版本），树莓派安装官方Rapbian系统，安装python3.7发行版。首先需要安装modbus_tk库。
pip install modbus_tk 。由于树莓派下同时安装有python2.7和3.7，因此使用pip3代替pip来确定modbus_tk安装在python3.7下。
树莓派与台式机在同一局域网下，树莓派ip地址为192.168.1.20，开放端口11100（仅做示例）.
在树莓派下，通过命令行安装ufw防火墙管理软件并且打开11100端口。对ssh方式连接树莓派等基础操作从略。

sudo ufw enable
sudo ufw allow 11100
sudo ufw enable

2. 从机程序示例

'''
!/usr/bin/env python
-- coding: utf_8 --
 作者：weizy
 时间：2019/7/23
 简介：modbus协议从机测试脚本
 '''
 import sys
 import logging
 import threading
 import modbus_tk
 import modbus_tk.defines as cst
 import modbus_tk.modbus as modbus
 import modbus_tk.modbus_tcp as modbus_tcp
 LOGGER = modbus_tk.utils.create_logger(name="console", record_format="%(message)s")
 if name == "main":
     try:
         # server里的address需要写的树莓派的IP和需要开放的端口，注意开放相应的端口
         SERVER = modbus_tcp.TcpServer(address="", port=11100)
         LOGGER.info("running…")
         LOGGER.info("enter 'quit' for closing the server")
         # 服务启动
         SERVER.start()
         # 建立第一个从机
         SLAVE1 = SERVER.add_slave(1)
         SLAVE1.add_block('A', cst.HOLDING_REGISTERS, 0, 4)#地址0，长度4
         SLAVE1.add_block('B', cst.HOLDING_REGISTERS, 4, 14)
         #建立另一个从机2
SLAVE2 = SERVER.add_slave(2)
SLAVE2.add_block('C', cst.COILS, 0, 10)   #地址0，长度10
SLAVE2.add_block('D', cst.HOLDING_REGISTERS, 0, 10)#地址0，长度10
SLAVE1.set_values('A', 0, 4) #改变在地址0处的寄存器的值
SLAVE1.set_values('B', 4, [1, 2, 3, 4, 5, 5, 12, 1232])     #改变在地址4处的寄存器的值
SLAVE2.set_values('C', 0, [1, 1, 1, 1, 1, 1])
SLAVE2.set_values('D', 0, 10)
while True:
    CMD = sys.stdin.readline()
    if CMD.find('quit') == 0:
        sys.stdout.write('bye-bye\r\n')
        break
    else:
        sys.stdout.write("unknown command %s\r\n" % (args[0]))
 finally:
    SERVER.stop()

<br />

3. 主机程序示例

<br />

!/usr/bin/env python-- coding: utf_8 --
作者：weizy
时间：2017/3/10
简介：modbus协议主机测试脚本
import sys
import logging
import modbus_tk
import modbus_tk.defines as cst
import modbus_tk.modbus_tcp as modbus_tcp
LOGGER = modbus_tk.utils.create_logger("console")
if name == "main":
    try:
        #连接从机地址,这里要注意端口号和IP与从机一致
        MASTER = modbus_tcp.TcpMaster(host="192.168.1.20", port=11100)
        MASTER.set_timeout(5.0)
        LOGGER.info("connected")
        #读取从机1的0-4保持寄存器
        LOGGER.info(MASTER.execute(1, cst.READ_HOLDING_REGISTERS, 0, 4))
        #读取从机1的4-14保持寄存器，因为寄存器独立分块了，所以不能直接连通读取，强行结果是会出现数据越界
        LOGGER.info(MASTER.execute(1, cst.READ_HOLDING_REGISTERS, 4, 14))
        # 需要按照execute格式
        LOGGER.info(MASTER.execute(1, cst.WRITE_MULTIPLE_REGISTERS, 0, output_value=[0, 1, 2]))
        LOGGER.info(MASTER.execute(1, cst.READ_HOLDING_REGISTERS, 0, 4))
        LOGGER.info(MASTER.execute(2, cst.READ_COILS, 0, 8))
        LOGGER.info(MASTER.execute(2, cst.WRITE_MULTIPLE_COILS, 0, output_value=[1, 0, 0, 0, 1]))
           LOGGER.info(MASTER.execute(2, cst.READ_COILS, 0, 8))
        LOGGER.info(MASTER.execute(2, cst.READ_HOLDING_REGISTERS, 0, 4))
        # 线圈和寄存器地址不是同一区块的
    except modbus_tk.modbus.ModbusError as err:
        LOGGER.error("%s- Code=%d" % (err, err.get_exception_code()))

<br />

4.modbus 功能代码： defines.py

modbus 异常代码 
ILLEGAL_FUNCTION = 1 功能代码不合法
ILLEGAL_DATA_ADDRESS = 2 数据地址不合法
ILLEGAL_DATA_VALUE = 3 数据值不合法
SLAVE_DEVICE_FAILURE = 4 slave设备失败
COMMAND_ACKNOWLEDGE = 5 命令已收到
SLAVE_DEVICE_BUSY = 6 slave设备忙
MEMORY_PARITY_ERROR = 8 内存奇偶误差
supported modbus 功能代码 
READ_COILS = 1 读线圈
READ_DISCRETE_INPUTS = 2 读离散输入
READ_HOLDING_REGISTERS = 3 【读乘法寄存器】
READ_INPUT_REGISTERS = 4 读输入寄存器
WRITE_SINGLE_COIL = 5 写单一线圈
WRITE_SINGLE_REGISTER = 6 写单一寄存器
WRITE_MULTIPLE_COILS = 15 写多个线圈 【强制多点线圈】
WRITE_MULTIPLE_REGISTERS = 16 写多寄存器 【写乘法寄存器】
supported block types 支持的块类型 
COILS = 1 线圈
DISCRETE_INPUTS = 2 离散输入（数字量输入）
HOLDING_REGISTERS = 3 乘法寄存器
ANALOG_INPUTS = 4 模拟量输入

<br />

案例源码下载地址：
链接：https://pan.baidu.com/s/13ke9X17YpCd_4KN-IMB7Ag
提取码：fv6q