Modbus TCP通讯协议与LabVIEW中实际使用

1. Modbus TCP通讯协议介绍

modbus TCP协议是一种基于TCP/IP的通信协议，用于工业自动化设备之间的数据传输，其数据帧由两部分组成：MBAP（报文头）和PDU（协议数据单元）

1.1 组成

1) MBAP报文头：MBAP为报文头，长度为7字节，组成如下

2) PDU协议数据单元：

1.2 常见功能码示例

1) 功能码03（0x03）：读保持寄存器

2) 功能码06（0x06）：写单个寄存器

3) 功能码16（0x10）：写多个寄存器

1.3 注意事项

功能码决定了操作类型，常见的功能码如下。PDU数据字段的内容和长度根据功能码的不同而变换，需根据具体需求构造。

2. 实际使用案例

2.1 背景介绍

使用LabVIEW 2013与西门子PLC 200smart进行modbus TCP/IP通讯
LabVIEW本机地址：192.168.0.103 PLC地址：192.168.0.20

2.2 简单举例使用

1) 网上截图的示例：

2) 通讯程序框图

程序框图如下：

前面板如下：

2.3 实际项目中的应用

1.初始化TCP指令

说明：PLC地址为192.168.0.20，端口号为502，这里只做初始化，如果没有错误，就开始读；如果连接不上，就重新初始化。（因为我这是放在实时下位机的，没办法弹窗，如果写在上位机，可以给个弹窗提示）

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2.读多个寄存器（功能码0x03）

说明：从寄存器地址0000，开始读19个寄存器。把返回的数据帧进行字符串截图，截取38个字节（一个寄存器占2个字节，如0000为2个字节），这里不用高低字节转换也可以，我这是从20版程序改的，为了改动小，所以没改。再插一句，20版可以直接使用TCP的类，不需要写报文，写起来更简单一点，只是早期的LabVIEW版本没有这个类，所以这里写的报文。

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下位机数据写入与读取：


上位机数据处理：

3.写单个寄存器（功能码0x06）

说明：寄存器地址0003，写入对应数值。为了方便上位机数据随时更新，所以这里用了一个拼接字符串，将报文指令分为了两个部分。这里注意一下，因为我写的是开关量，一个只占一位，一个寄存器16位，所以上位机进行了一下数据拼接。（U8强制转化为字符串占1个字节，U16强制转换为字符串占2个字节，这里强制转换只是把类型转换了，长度不会改变）

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下位机数据写入与读取：

上位机数据处理：

4.写多个寄存器（功能码0x10）

说明：从寄存器0010开始写4个寄存器数据。注意一下，这个PDU的数据比较长，功能码+起始寄存器地址+写入寄存器数量+写入字节长度+寄存器值XX。因为我这里PLC定义的是双字，所以一个数据占两个寄存器，所以上位机处理数据的时候是将SGL数据强制转换为字符串。（如果上位机写的数据为单精度，则占2个寄存器；如果为双精度，则占4个寄存器，这里根据实际数据类型写）

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下位机数据写入多个寄存器：

上位机数据处理：

备注

只是作为工作学习过程中的记录与分享