C#实现ModbusRTU详解【六】 |
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C#实现ModbusRTU详解【六】
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前言
NModbus4提供了直接读写的方法，但是通过那几个方法，我们无法获取NModbus4生成的报文。如果需要获取报文，则需要使用另外一种方式实现读写。 传送门： C#实现ModbusRTU详解【一】—— 简介及仿真配置 C#实现ModbusRTU详解【二】—— 生成读取报文 C#实现ModbusRTU详解【三】—— 生成写入报文 C#实现ModbusRTU详解【四】—— 通讯Demo C#实现ModbusRTU详解【五】—— NModbus4的使用 本专栏的代码已上传至GitHub，项目地址如下： https://github.com/XMNHCAS/ModbusRtuDemo ModbusMaster类之前我们使用NModbus4的时候，使用的是IModbusMaster这个接口来创建通讯实例。代码如下所示： //创建串口实例 SerialPort sport = new SerialPort("COM11", 9600, Parity.None, 8, StopBits.One); //创建ModbusRTU主站实例 IModbusMaster master = ModbusSerialMaster.CreateRtu(sport);查看IModbusMaster的定义，可以看到，它仅有四种读取方法和四种写入的同步及异步方法。
实际上，NModbus4中存在一个实现了IModbusMaster接口的类，ModbusMaster，它的定义如下图所示：
可以看到，ModbusMaster这个类中，比IModbusMaster多了一个ExecuteCustomMessage的方法。我们可以通过这个方法来发送我们的自定义报文，并获取接收到的相应报文。 但是这个方法接收的参数和返回的值，均为实现了IModbusMessage接口的类的实例，接下来我们来看看IModbusMessage。 IModbusMessage接口IModbusMessage是NModbus4的报文定义接口，它的定义如下：
它定义了五个属性和一个方法，但是我们只需要关注的只前面四个，FunctionCode为功能码，SlaveAddress为从站ID，MessageFrame为除校验码外的报文主体，ProtocolDataUnit为除校验码和从站地址外的报文。 我们使用ModbusMaster的ExecuteCustomMessage方法时，可以自行创建实现该接口的类，来生成对应的请求报文和响应报文。不过NModbus4已经为我们创建好了常用的报文类，所以我们在日常使用的时候，无需再自行定义。如果有兴趣学习如何自行创建实现IModbusMessage的类，可以在GitHub上下载NModbus4的源码自行研究。 以下为NModbus4请求报文和相应报文类： 请求报文响应报文线圈读取Modbus.Message.ReadCoilsInputsRequestModbus.Message.ReadCoilsInputsResponse写入单个Modbus.Message.WriteSingleCoilRequestResponse批量Modbus.Message.WriteMultipleCoilsRequestModbus.Message.WriteMultipleCoilsResponse寄存器读取Modbus.Message.ReadHoldingInputRegistersRequestModbus.Message.ReadHoldingInputRegistersResponse写入单个Modbus.Message.WriteSingleRegisterRequestResponse批量Modbus.Message.WriteMultipleRegistersRequestModbus.Message.WriteMultipleRegistersResponse读 与写报文 Modbus.Message.ReadWriteMultipleRegistersRequestReadHoldingInputRegistersResponseWriteMultipleRegistersResponse 读写数据NModbus4的报文读写的方式，与我们在前面自定义的方式基本相同，同样是通过串口发送我们生成的请求报文以及解析响应报文。 具体实现过程就是先创建对应的请求报文实例，确定从站地址、功能码、读写地址、写入数据等参数，然后使用ModbusMaster实例的ExecuteCustomMessage方法，以请求报文的实例为参数，并规定响应报文的类型，最后获取响应的结果。 读取线圈通过ReadCoilsInputsRequest类创建对应的请求报文实例，构造函数第一个参数为功能码，第二个为从站地址，第三个为起始地址，第四个为读取的线圈数。 ExecuteCustomMessage规定了返回的值类型为ReadCoilsInputsResponse。 返回的数据的Data属性为读取到的实际数据。 //功能码01 请求报文 ReadCoilsInputsRequest readCoilsReq = new ReadCoilsInputsRequest(0x01, 0x01, 0, 10); //获取响应报文 var readCoilsRes = master.ExecuteCustomMessage(readCoilsReq); //功能码02 请求报文 ReadCoilsInputsRequest readInputCoilsReq = new ReadCoilsInputsRequest(0x02, 0x01, 0, 10); //获取响应报文 var readInputCoilsRes = master.ExecuteCustomMessage(readInputCoilsReq); 读取寄存器与读取线圈原理相同，此处不多赘述。 //功能码03 请求报文 ReadHoldingInputRegistersRequest readRegistersReq = new ReadHoldingInputRegistersRequest(0x03, 0x01, 0, 10); //获取响应报文 var readRegistersRes = master.ExecuteCustomMessage(readRegistersReq); //功能码04 请求报文 ReadHoldingInputRegistersRequest readInputRegistersReq = new ReadHoldingInputRegistersRequest(0x04, 0x01, 0, 10); //获取响应报文 var readInputRegistersRes = master.ExecuteCustomMessage(readInputRegistersReq); 写入线圈写入单个线圈时，使用WriteSingleCoilRequestResponse获取请求报文，同样使用该类来获取结果。 而批量写入时则使用WriteMultipleCoilsRequest来获取请求报文。在创建该实例时，需要使用DiscreteCollection来规定写入值。 它们的构造函数的第一个参数是从站地址，第二个参数是写入值的起始地址，第三个参数是写入值。 //写入单个线圈 WriteSingleCoilRequestResponse writeSingleCoilsReq = new WriteSingleCoilRequestResponse(1, 0, true); //获取响应报文 var writeSingleCoilsRes = master.ExecuteCustomMessage(writeSingleCoilsReq); //批量写入线圈 //写入的值 DiscreteCollection writeMultipleCoilsParam = new DiscreteCollection(new List { true, true }); //获取请求报文 WriteMultipleCoilsRequest writeMultipleCoilsReq = new WriteMultipleCoilsRequest(1, 1, writeMultipleCoilsParam); //获取响应报文 var writeMultipleCoilsRes = master.ExecuteCustomMessage(writeMultipleCoilsReq); 写入寄存器与写入线圈原理基本相同，此处不多赘述。 //写入单个寄存器 WriteSingleRegisterRequestResponse writeSingleRegisterReq = new WriteSingleRegisterRequestResponse(1, 0, 33); //获取响应报文 var writeSingleRegisterRes = master.ExecuteCustomMessage(writeSingleRegisterReq); //批量写入寄存器 //写入的值 RegisterCollection writeMultipleParam = new RegisterCollection(new List { 11, 22 }); //获取请求报文 WriteMultipleRegistersRequest writeMultipleRegistersReq = new WriteMultipleRegistersRequest(1, 1, writeMultipleParam); //获取响应报文 var writeMultipleRegistersRes = master.ExecuteCustomMessage(writeMultipleRegistersReq); 读与写寄存器读写寄存器还提供了一个特别的类——ReadWriteMultipleRegistersRequest，这个类不能直接作为ExecuteCustomMessage方法的参数，但是这个类有两个属性，分别为ReadRequest和WriteRequest，这两个属性的类型分别为ReadHoldingInputRegistersRequest和WriteMultipleRegistersRequest，也就是寄存器的读写请求报文类。实际上这个类只是对寄存器的读写请求报文进行了进一步的封装。当我们需要对同一个从站的保持型寄存器既执行读取操作，又进行写入操作的时候，就可以使用该类。 该类的构造函数第一个参数为从站地址，第二个参数为起始的读取地址，第三个参数为读取的寄存器数量，第四个参数为起始的写入地址，第五个参数为写入的值。 //写入的值 RegisterCollection rwMultipleParam = new RegisterCollection(new List { 11, 22 }); //获取读写寄存器的读与写的请求报文 ReadWriteMultipleRegistersRequest rwMultipleRegistersReq = new ReadWriteMultipleRegistersRequest(1, 0, 10, 5, rwMultipleParam); //获取读取的结果 var rMultipleRegistersReq = master.ExecuteCustomMessage(rwMultipleRegistersReq.ReadRequest); //获取写入的响应报文 var wMultipleRegistersReq = master.ExecuteCustomMessage(rwMultipleRegistersReq.WriteRequest); 直接执行请求报文当然我们也可以直接使用我们自己写好的报文来进行发送，下面例子就是使用我们写好的读取报文来进行读取操作。 不过需要注意的是，ExecuteCustomMessage的参数和返回类型都必须实现IModbusMessage接口，所以我们有了报文之后，也依然需要使用ModbusMessageFactory.CreateModbusRequest()方法，来将我们的报文数组转换为实现了IModbusMessage接口的请求报文实例，然后再使用ExecuteCustomMessage。 //01 03 00 00 00 0A C5 CD //读取报文 byte[] readMsg = new byte[] { 0x01, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0A, 0xC5, 0xCD }; //获取请求报文 var readMsgReq = ModbusMessageFactory.CreateModbusRequest(readMsg); //获取响应报文 var readMsgRes = master.ExecuteCustomMessage(readMsgReq); 完整代码以下以控制台应用为例，实现NModbus4的报文读写操作。 using Modbus.Data; using Modbus.Device; using Modbus.Message; using System; using System.Collections.Generic; using System.IO.Ports; using System.Linq; using System.Text; namespace NModbus { class Program { static void Main(string[] args) { //串口实例 SerialPort sport = new SerialPort("COM11", 9600, Parity.None, 8, StopBits.One); //NModbus4实例 ModbusMaster master = ModbusSerialMaster.CreateRtu(sport); //打开串口 sport.Open(); #region 读取线圈 //功能码01 请求报文 ReadCoilsInputsRequest readCoilsReq = new ReadCoilsInputsRequest(0x01, 0x01, 0, 10); //获取响应报文 var readCoilsRes = master.ExecuteCustomMessage(readCoilsReq); //输出结果 CWRecvData("读取线圈", readCoilsRes.Data); //功能码02 请求报文 ReadCoilsInputsRequest readInputCoilsReq = new ReadCoilsInputsRequest(0x02, 0x01, 0, 10); //获取响应报文 var readInputCoilsRes = master.ExecuteCustomMessage(readInputCoilsReq); //输出结果 CWRecvData("读取输入线圈", readInputCoilsRes.Data); #endregion #region 读取寄存器 //功能码03 请求报文 ReadHoldingInputRegistersRequest readRegistersReq = new ReadHoldingInputRegistersRequest(0x03, 0x01, 0, 10); //获取响应报文 var readRegistersRes = master.ExecuteCustomMessage(readRegistersReq); //输出结果 CWRecvData("读取保持型寄存器", readRegistersRes.Data); //功能码04 请求报文 ReadHoldingInputRegistersRequest readInputRegistersReq = new ReadHoldingInputRegistersRequest(0x04, 0x01, 0, 10); //获取响应报文 var readInputRegistersRes = master.ExecuteCustomMessage(readInputRegistersReq); //输出结果 CWRecvData("读取输入寄存器", readInputRegistersRes.Data); #endregion #region 写入线圈 //写入单个线圈 WriteSingleCoilRequestResponse writeSingleCoilsReq = new WriteSingleCoilRequestResponse(1, 0, true); //获取响应报文 var writeSingleCoilsRes = master.ExecuteCustomMessage(writeSingleCoilsReq); //输出响应报文 CWRecvData("写入单个线圈的响应报文(无校验码)", writeSingleCoilsRes.SlaveAddress, writeSingleCoilsRes.ProtocolDataUnit); //批量写入线圈 //写入的值 DiscreteCollection writeMultipleCoilsParam = new DiscreteCollection(new List { true, true }); //获取请求报文 WriteMultipleCoilsRequest writeMultipleCoilsReq = new WriteMultipleCoilsRequest(1, 1, writeMultipleCoilsParam); //获取响应报文 var writeMultipleCoilsRes = master.ExecuteCustomMessage(writeMultipleCoilsReq); //输出响应报文 CWRecvData("批量写入线圈的响应报文(无校验码)", writeMultipleCoilsRes.SlaveAddress, writeMultipleCoilsRes.ProtocolDataUnit); #endregion #region 写入寄存器 //写入单个寄存器 WriteSingleRegisterRequestResponse writeSingleRegisterReq = new WriteSingleRegisterRequestResponse(1, 0, 33); //获取响应报文 var writeSingleRegisterRes = master.ExecuteCustomMessage(writeSingleRegisterReq); //输出响应报文 CWRecvData("写入单个寄存器的响应报文(无校验码)", writeSingleRegisterRes.SlaveAddress, writeSingleRegisterRes.ProtocolDataUnit); //批量写入寄存器 //写入的值 RegisterCollection writeMultipleParam = new RegisterCollection(new List { 11, 22 }); //获取请求报文 WriteMultipleRegistersRequest writeMultipleRegistersReq = new WriteMultipleRegistersRequest(1, 1, writeMultipleParam); //获取响应报文 var writeMultipleRegistersRes = master.ExecuteCustomMessage(writeMultipleRegistersReq); //输出响应报文 CWRecvData("批量写入寄存器的响应报文(无校验码)", writeMultipleRegistersRes.SlaveAddress, writeMultipleRegistersRes.ProtocolDataUnit); #endregion #region 读与写寄存器 //写入的值 RegisterCollection rwMultipleParam = new RegisterCollection(new List { 11, 22 }); //获取读写寄存器的读与写的请求报文 ReadWriteMultipleRegistersRequest rwMultipleRegistersReq = new ReadWriteMultipleRegistersRequest(1, 0, 10, 5, rwMultipleParam); //获取读取的结果 var rMultipleRegistersReq = master.ExecuteCustomMessage(rwMultipleRegistersReq.ReadRequest); //输出结果 CWRecvData("读取寄存器读取值", rMultipleRegistersReq.Data); //获取写入的响应报文 var wMultipleRegistersReq = master.ExecuteCustomMessage(rwMultipleRegistersReq.WriteRequest); //输出响应报文 CWRecvData("写入寄存器响应报文(无校验码)", wMultipleRegistersReq.SlaveAddress, wMultipleRegistersReq.ProtocolDataUnit); #endregion #region 直接使用报文读取 //01 03 00 00 00 0A C5 CD //读取报文 byte[] readMsg = new byte[] { 0x01, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0A, 0xC5, 0xCD }; //获取请求报文 var readMsgReq = ModbusMessageFactory.CreateModbusRequest(readMsg); //获取响应报文 var readMsgRes = master.ExecuteCustomMessage(readMsgReq); //输出结果 CWRecvData("直接使用报文读取", readMsgRes.Data); #endregion //关闭串口 sport.Close(); Console.ReadKey(); } /// /// 将接收到的数据打印到控制台 /// /// /// 内容说明 /// 接收到的数据 public static void CWRecvData(string str, ICollection data) { Console.WriteLine($"{str}:"); foreach (var item in data) { Console.Write($"{item} "); } Console.WriteLine("\n"); } /// /// 显示报文 /// /// 内容说明 /// 从站ID /// 报文主体 public static void CWRecvData(string str, byte slaveID, byte[] msg) { Console.WriteLine($"{str}:"); Console.Write($"{slaveID.ToString("X2")} "); foreach (var item in msg) { Console.Write($"{item.ToString("X2")} "); } Console.WriteLine("\n"); } } }执行结果：
本文介绍了如何使用NModbus4生成请求报文及获取响应报文，这些是NModbus4实现ModbusRTU通讯的底层方法，实际应用时，使用普通的几个读写方法即可。 |
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