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

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


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 + "\r\n"); };
  13. if (data[7] == 0x02) { showMsg02(stringdata + "\r\n"); };
  14. if (data[7] == 0x03) { showMsg03(stringdata + "\r\n"); };
  15. if (data[7] == 0x05) { showMsg05(stringdata + "\r\n"); };
  16. if (data[7] == 0x06) { showMsg06(stringdata + "\r\n"); };
  17. if (data[7] == 0x0F) { showMsg0F(stringdata + "\r\n"); };
  18. if (data[7] == 0x10) { showMsg10(stringdata + "\r\n"); };
  19. }
  20. }

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

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. //在线程里以安全方式调用控件
  4. if (receive0x01.InvokeRequired)
  5. {
  6. MyInvoke _myinvoke = new MyInvoke(showMsg02);
  7. receive0x02.Invoke(_myinvoke, new object[] { msg });
  8. }
  9. else
  10. {
  11. receive0x02.AppendText(msg);
  12. }
  13. }


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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