Modbus Rtu Master操作手册
概览
Modbus 本身是一种信息交换的规范，Modbus Rtu 则是透过串口来实现 Modbus 的一种方式，因此所有的信息都是通过串口来传输；Modbus 协议属于 C/S 架构，Modbus Rtu Master 可以读写 Rtu Slave 的地址，实现数据交互；
使用场景
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设备间数据采集和监控（如 PLC 与传感器、HMI 的连接）。
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过程自动化中的数据传输。
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远程监控和控制系统。
整体架构
注： 本手册中用到的中科时代的软件包，均可以从官网的子页面获取。官网提供的版本可能比本手册中提到的版本更高，一般情况下这不会影响您按照本手册的例子执行相应的操作
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Modbus Rtu 是透过串口来实现 Modbus 的一种方式，因此所有讯息是透过串口来传输的，Modbus Rtu Master 可以对 Rtu Slave 发送读或者写的指令，Rtu Slave 收到指令后会回复确认信息，整个 Modbus 的沟通建立在一来一回的讯息交换上；
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下表概述了各个产品组件
| 产品组件 | 描述说明 |
|---|---|
| simodbusmaster_1.0.9_amd64.deb | Modbus rtu Master RTE 组件 |
| SF4100_ModbusMaster_1.0.0.2.library | Modbus rtu Master Metafacture 库文件 |
安装卸载
安装要求
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中科时代出厂的工智机；
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熟悉基础的 Linux 操作命令
安装过程
工智机端安装 Modbus Rtu Master RTE 组件
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上传 deb 包到工智机 Linux 环境的/home/sinsegye 目录下
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上传完成后在工智机上执行命令安装（参考下方截图，如果模块文件名发生变化则命令行中的文件名做相应更改）
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修改 RTE 的配置文件，ComponentManger 模块下加入 simodbusmaster
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重启 RTE 服务，使新加入的 simodbusmaster 被调用
Metafacture 安装 library
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打开 Metafacture，点击“工具” -- “库存储”
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点击“安装” -- 选中 modbus master 的库文件，点击“打开”
- 工程中点击“库管理器” -- “添加库” -- 选中 modbus 库点击“确定”
更新安装
工智机端升级 Modbus Rtu Master RTE 组件
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上传 deb 包到工智机 Linux 环境的/home/sinsegye 目录下
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上传完成后在工智机上执行命令安装（参考下方截图，如果模块文件名发生变化则命令行中的文件名做相应更改）
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重启 RTE 服务，使新升级的 simodbusmaster 生效
Metafacture 升级 library
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打开 Metafacture，点击“工具” -- “库存储”
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点击“安装” -- 选中新的 modbus master 的库文件，点击“打开”
- 工程中点击“库管理器” -- “添加库” -- 选中新的 modbus master 库点击“确定”
卸载过程
工智机端卸载 Modbus Rtu Master RTE 组件
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工智机上执行命令卸载 modbusmaster
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修改 RTE 的配置文件，ComponentManger 模块下去掉 simodbusmaster
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重启 RTE 服务
卸载 MetaFacture 侧的 Modbus Rtu master library
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MetaFacture 界面点击“工具” -- “库存储”
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对话框中选中安装的 modbus master 的库，点击“卸载”
技术说明
快速启动
本例软、硬件配置
硬件：
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SX5100 工智机 MetaOS V24.08.15_SX5
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Win10 PC
软件：
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MetaFacutre V1.0.6.3
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Modbus slave 从站工具
本例实验要求及原理
- 实验要求：按照“安装卸载”部分中的“安装过程”配置完成 Modbus Rtu Master 环境
实验原理
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Metafacture Modbus Rtu 站通过串口连接向第三方 Modbus Rtu 从站发送请求，主要包含：功能码、目标寄存器的地址和数量、写操作时的数据；从站收到请求后先检查数据的合法性，然后执行请求的操作，响应主站请求；
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上位机和工智机使用 EtherNet 连接；
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上位机上，MetaFacture 下装工程到工智机。工程中会包含下面的试验操作步骤中的配置；
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工智机与第三方 TCPIP 客户端通过串口连接；
本例实验操作步骤
主站初始化串口实验步骤如下
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POU 中声明区域调用 modbus rtu master 初始化串口功能块
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POU 中程序区域调用 Fb_serialInit
读多线圈的实验步骤如下：
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POU 中声明区域调用 modbus rtu master 读多线圈功能块
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POU 中程序区域调用 Fb_readcoils
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工程运行后触发 Fb_readCoils 中的 bExecute 上升沿执行读取线圈的值
读取离散输入的实验步骤如下：
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POU 中声明区域调用 modbus rtu master 读离散输入功能块
-
POU 中程序区域调用 Fb_readInputs
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工程运行后触发 Fb_readInputs 中的 bExecute 上升沿执行读取离散输入的值；
读取保持寄存器的实验步骤如下：
-
POU 中声明区域调用 modbus rtu master 读保持寄存器功能块
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POU 中程序区域调用 Fb_readRegs
-
工程运行后触发 Fb_readRegs 中的 bExecute 上升沿执行读取保持寄存器的值；
读取输入寄存器的实验步骤如下：
-
POU 中声明区域调用 modbus rtu master 读输入寄存器功能块
-
POU 中程序区域调用 Fb_readInputRegs
-
工程运行后触发 Fb_readInputRegs 中的 bExecute 上升沿执行读取输入寄存器的值；
写多线圈的实验步骤如下：
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POU 中声明区域调用 modbus rtu master 写多线圈功能块
-
POU 中程序区域调用 Fb_writeCoils
-
工程运行后触发 Fb_writecoils 中的 bExecute 上升沿执行写多线圈的值；
写多保持寄存器的实验步骤如下：
-
POU 中声明区域调用 modbus rtu master 写多保持寄存器功能块
-
POU 中程序区域调用 Fb_writeRegs
-
工程运行后触发 Fb_writeRegs 中的 bExecute 上升沿执行写多保持寄存器的值；
写单线圈的实验步骤如下：
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POU 中声明区域调用 modbus rtu master 写单个线圈功能块
-
POU 中程序区域调用 Fb_writeSingleCoil
-
工程运行后触发 Fb_writeSingleCoil 中的 bExecute 上升沿执行写单个线圈；
写单个保持寄存器的实验步骤如下：
-
POU 中声明区域调用 modbus rtu master 写单个保持寄存器功能块
-
POU 中程序区域调用 Fb_writeSingleReg
-
工程运行后触发 Fb_writeSingleReg 中的 bExecute 上升沿执行写单个保持寄存器；
实验注意点
1、实验中用到的从站 COM 口以实际为准；
2、实验中使用的从站案例如下：
-
Modbus Slave 中的从站 COM 口及串口波特率等配置以实际为准：
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线圈配置 21 位
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离散输入配置 10 位
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保持寄存器配置 21 位
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输入寄存器配置 10 位
功能介绍
主站配置初始化串口
功能块 FB_MBRtuSerialPortInit 介绍
参数介绍
- 输入参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| PortName | STRING | 串口号 |
| BaudRate | UINT | 波特率设置，常用的波特率类型如 9600、38400、115200 均支持 |
| DataBits | UINT | 数据位 |
| StopBits | UINT | 停止位 |
| Parity | STRING | 校验位 |
| Execute | BOOL | 触发执行 |
| Timeout | TIME | 超时 |
- 输出参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| BUSY | BOOL | 功能块激活时设置，直到确认接收 |
| Error | BOOL | 如果命令在传输过程中出现错误，则设置 true 直到 bBusy 输出被重置 |
| ErrorId | UINT | 当 bError 输出被设置，提供错误号 |
主站配置读取从站多线圈
功能块 FB_MBRtuReadCoils 介绍
参数介绍
- 输入参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| UnitID | UINT | 从站的 ID |
| Quantity | UINT | 读取的线圈位数 |
| MBAddr | WORD | 读取的线圈起始位置 |
| cbLength | UINT | 存储读取的字节大小 |
| pMemoryAddr | POINTER TO BYTE | 要读的存放数据的存放地址 |
| Execute | BOOL | 触发读取动作 |
| tTimeout | Time | 超时 |
- 输出参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| BUSY | BOOL | 功能块激活时设置，直到确认接收 |
| Error | BOOL | 如果命令在传输过程中出现错误，则设置 true 直到 bBusy 输出被重置 |
| ErrorId | UINT | 当 bError 输出被设置，提供错误号 |
主站配置读取从站输入寄存器
功能块 FB_MBRtuReadInputRegs 介绍
参数介绍
- 输入参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| UnitID | UINT | 从站的 ID |
| Quantity | UINT | 读取的输入寄存器位数，一次最多读取 125 位 |
| MBAddr | UINT | 读取的输入寄存器起始位置 |
| cbLength | UINT | 存储读取的字节大小 |
| pMemoryAddr | POINTER TO BYTE | 要读的存放数据的存放地址 |
| Execute | BOOL | 触发读取动作 |
| tTimeout | Time | 超时 |
- 输出参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| BUSY | BOOL | 功能块激活时设置，直到确认接收 |
| Error | BOOL | 如果命令在传输过程中出现错误，则设置 true 直到 bBusy 输出被重置 |
| ErrorId | UINT | 当 bError 输出被设置，提供错误号 |
主站配置读取从站离散输入
功能块 FB_MBRtuReadInputs 介绍
参数介绍
- 输入参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| UnitID | UINT | 从站的 ID |
| Quantity | UINT | 读取的离散输入位数 |
| MBAddr | UINT | 读取的离散输入起始位置 |
| cbLength | UINT | 存储读取的字节大小 |
| pMemoryAddr | POINTER TO BYTE | 要读的存放数据的存放地址 |
| Execute | BOOL | 触发读取动作 |
| tTimeout | Time | 超时 |
- 输出参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| BUSY | BOOL | 功能块激活时设置，直到确认接收 |
| Error | BOOL | 如果命令在传输过程中出现错误，则设置 true 直到 bBusy 输出被重置 |
| ErrorId | UINT | 当 bError 输出被设置，提供错误号 |
主站配置读取从站保持寄存器
功能块 FB_MBRtuReadRegs 介绍
参数介绍
- 输入参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| UnitID | UINT | 从站的 ID |
| Quantity | UINT | 读取的保持寄存器位数，一次最多读取 125 位 |
| MBAddr | UINT | 读取的保持寄存器起始位置 |
| cbLength | UINT | 存储读取的字节大小 |
| pMemoryAddr | POINTER TO BYTE | 要读的存放数据的存放地址 |
| Execute | BOOL | 触发读取动作 |
| tTimeout | Time | 超时 |
- 输出参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| BUSY | BOOL | 功能块激活时设置，直到确认接收 |
| Error | BOOL | 如果命令在传输过程中出现错误，则设置 true 直到 bBusy 输出被重置 |
| ErrorId | UINT | 当 bError 输出被设置，提供错误号 |
主站配置写从站多线圈
功能块 FB_MBRtuWriteCoils 介绍
参数介绍
- 输入参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| UnitID | UINT | 从站的 ID |
| Quantity | WORD | 要写入的线圈位数 |
| MBAddr | WORD | 要写入的线圈起始位置 |
| cbLength | UINT | 存储写入的字节大小 |
| pMemoryAddr | POINTER TO BYTE | 要写入的数据的地址 |
| Execute | BOOL | 触发写入动作 |
| tTimeout | Time | 超时 |
- 输出参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| BUSY | BOOL | 功能块激活时设置，直到确认接收 |
| Error | BOOL | 如果命令在传输过程中出现错误，则设置 true 直到 bBusy 输出被重置 |
| ErrorId | UINT | 当 bError 输出被设置，提供错误号 |
主站配置写从站多保持寄存器
功能块 FB_MBRtuWriteRegs 介绍
参数介绍
- 输入参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| UnitID | UINT | 从站的 ID |
| Quantity | UINT | 要写入的保持寄存器位数 |
| MBAddr | UINT | 要写入的保持寄存器的起始位置 |
| pMemoryAddr | POINTER TO WORD | 要写入的数据的地址 |
| Execute | BOOL | 触发写入动作 |
| tTimeout | Time | 超时 |
- 输出参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| BUSY | BOOL | 功能块激活时设置，直到确认接收 |
| Error | BOOL | 如果命令在传输过程中出现错误，则设置 true 直到 bBusy 输出被重置 |
| ErrorId | UINT | 当 bError 输出被设置，提供错误号 |
主站配置写从站单线圈
功能块 FB_MBRtuWriteSingleCoil 介绍
参数介绍
- 输入参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| UnitID | UINT | 从站的 ID |
| MBAddr | WORD | 要写入的线圈位置 |
| Value | BOOL | 要写入的线圈值 |
| Execute | BOOL | 触发写入动作 |
| tTimeout | Time | 超时 |
- 输出参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| BUSY | BOOL | 功能块激活时设置，直到确认接收 |
| Error | BOOL | 如果命令在传输过程中出现错误，则设置 true 直到 bBusy 输出被重置 |
| ErrorId | UINT | 当 bError 输出被设置，提供错误号 |
主站配置写从站单保持寄存器
功能块 FB_MBRtuWriteSingleReg 介绍
参数介绍
- 输入参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| UnitID | UINT | 从站的 ID |
| MBAddr | WORD | 要写入的保持寄存器位置 |
| Value | WORD | 要写入的保持寄存器值 |
| Execute | BOOL | 触发写入动作 |
| tTimeout | Time | 超时 |
- 输出参数
| 参数名称 | 参数类型 | 描述 |
|---|---|---|
| BUSY | BOOL | 功能块激活时设置，直到确认接收 |
| Error | BOOL | 如果命令在传输过程中出现错误，则设置 true 直到 bBusy 输出被重置 |
| ErrorId | UINT | 当 bError 输出被设置，提供错误号 |
主站配置连接 32 从站
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使用模拟软件配置 32 个 RTU 从站（各个从站 ID 配置不一样），参考如下：
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主站工程中配置连接 32 个从站进行读写操作，测试读写正常
错误处理
- 如果串口不通或者主站请求的从站地址不存在，工程运行后功能块的 Error 会置 True
- 需要先确定串口通讯正常，然后确定主要要请求的从站地址都存在；