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/       nuget     下载

github地址:https://github.com/dathlin/HslCommunication      fork      star                     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:

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

HslCommunicationDemo.zip

 

 

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

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

 

        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,

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

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:

        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。

 

            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:

 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

 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

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

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

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

posted @ 2017-11-06 13:21 dathlin 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏