本文详细介绍了如何使用Python的modbus-tk库实现ModbusTCP驱动，用于连接和通信ModbusTCP设备。文章涵盖了驱动的目的、适用范围、代码实现、数据解析以及使用示例，特别强调了数据点配置、格式处理和私有化解析的细节。通过这个驱动，可以实现从设备上读取数据并在爱投斯物联中台上展示。
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代码地址：IOTOSDK-Python: IOTOS Python版本SDK，自带原生接口和采集引擎 (gitee.com)
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零、前言
Modbus协议是一种已广泛应用于当今工业控制领域的通用通讯协议。通过此协议，控制器相互之间、或控制器经由网络（如以太网）可以和其它设备之间进行通信。Modbus协议使用的是主从通讯技术，即由主设备主动查询和操作从设备。一般将主控设备方所使用的协议称为Modbus Master，从设备方使用的协议称为Modbus Slave。典型的主设备包括工控机和工业控制器等；典型的从设备如PLC可编程控制器等。
Modbus TCP/IP协议，去掉了Modbus协议本身的CRC校验，增加了MBAP 报文头。TCP/IP上的Modbus的请求/响应。
一、驱动目的
modbus_tcp驱动是将中台（爱投斯物联中台）作为客户端向服务端即modbus tcp通讯的设备发送询问帧，服务端通讯接收到询问帧并返回应答帧给到客户端，客户端再对其进行解析工作并展示数据。
二、适用范围
-
modbus_tcp驱动文件适用于一般的modbus_tcp设备，且设备作为服务器端 ；
- 设备与中台服务器在同一网段，即设备与中台服务器可以相互ping通。
三、驱动代码
# -*- coding:utf-8 -*-
# author : jiji time 12/10/2021
# Modbus tcp server
import sys
import modbus_tk.modbus_tcp as modbus_tcp
from modbus_tk.exceptions import ModbusInvalidResponseError
reload(sys)
sys.setdefaultencoding('utf8')
sys.path.append("..")
from driver import *
# 补码转为负数
def Complement2Negative(int_data):
data = '0b'
bin_data = bin(int_data).split('0b')[1]
print bin(int_data)
if len(bin_data) < 16:
return int_data
else:
for i in bin_data:
if i == '1':
data += '0'
if i == '0':
data += '1'
return (int(data,2)+1)*-1
class ModbusTCPDriver(IOTOSDriverI):
#1、通信初始化
def InitComm(self,attrs):
self._HOST = self.sysAttrs['config']['param']['HOST']
self._PORT = self.sysAttrs['config']['param']['PORT']
self._master = modbus_tcp.TcpMaster(host=self._HOST, port=int(self._PORT))
self._master.set_timeout(5.0)
self.setPauseCollect(False)
self.setCollectingOneCircle(False)
self.online(True)
# #2、采集引擎回调，可也可以开启，也可以直接注释掉（对于主动上报，不存在遍历采集的情况）
def Collecting(self, dataId):
try:
cfgtmp = self.data2attrs[dataId]['config']
# 过滤非modbus tcp配置的点
if not cfgtmp.has_key('param') or not cfgtmp.has_key('proxy'):
return ()
# 当是新一组功能号时；当没有proxy.pointer，或者有，但是值为null时，就进行采集！否则（有pointer且值不为null，表明设置了采集代理，那么自己自然就被略过了，因为被代理了）当前数据点遍历轮询会被略过！
if 'pointer' not in cfgtmp['proxy'] or cfgtmp['proxy']['pointer'] == None or cfgtmp['proxy']['pointer'] == '':
# 某些过滤掉不采集，因为有的地址的设备不在线，只要在proxy下面配置disabled:true，这样就不会轮训到它！
if 'disabled' in cfgtmp['proxy'] and cfgtmp['proxy']['disabled'] == True:
return ()
else:
self.warn(self.name(dataId))
# 过滤非modbus rtu配置的点
if not cfgtmp['param'].has_key('funid'):
return ()
# 功能码
funid = cfgtmp['param']['funid']
# 设备地址
devid = cfgtmp['param']['devid']
# 寄存器地址
regad = cfgtmp['param']['regad']
# 格式
format = cfgtmp['param']['format']
# 长度
quantity = re.findall(r"\d+\.?\d*", format)
if len(quantity):
quantity = int(quantity[0])
else:
quantity = 1
if format.lower().find('i') != -1: # I、i类型数据为4个字节，所以n个数据，就是4n字节，除一般应对modbus标准协议的2字节一个数据的个数单位！
quantity *= 4 / 2
elif format.lower().find('h') != -1:
quantity *= 2 / 2
elif format.lower().find('b') != -1:
quantity *= 1 / 2
elif format.find('d') != -1:
quantity *= 8 / 2
elif format.find('f') != -1:
quantity *= 4 / 2
elif format.find('?') != -1: # 对于功能号1、2的开关量读，开关个数，对于这种bool开关型，个数就不是返回字节数的两倍了！返回的字节个数是动态的，要字节数对应的位数总和，能覆盖传入的个数数值！
quantity *= 1
format = '' # 实践发现，对于bool开关型，传入开关量个数就行，format保留为空！如果format设置为 "?"或"8?"、">?"等，都会解析不正确！！
self.debug(
'>>>>>>' + '(PORT-' + str(self._PORT) + ')' + str(devid) + ' ' + str(funid) + ' ' + str(regad) + ' ' + str(
quantity) + ' ' + str(format))
rtu_ret = self._master.execute(devid, funid, regad, quantity, data_format=format)
self.debug(rtu_ret)
# 私有modbus解析
if cfgtmp['param'].has_key('private'):
# 温湿度传感器
if cfgtmp['param']['private'] == 'Temp&Hum':
data_list = []
for i in rtu_ret:
data_list.append(Complement2Negative(i)*0.1)
rtu_ret = tuple(data_list)
return rtu_ret
except ModbusInvalidResponseError, e:
self.error(u'MODBUS响应超时, ' + e.message)
return None
except Exception, e:
traceback.print_exc(e.message)
self.error(u'采集解析参数错误：' + e.message)
return None四、驱动详解
-
导入相应的包，运行环境为python2.7
import sys
import modbus_tk.modbus_tcp as modbus_tcp
from modbus_tk.exceptions import ModbusInvalidResponseError
reload(sys)
sys.setdefaultencoding('utf8')
sys.path.append("..")
from driver import *-
定义补码转化为负数函数
# 补码转为负数
def Complement2Negative(int_data):
data = '0b'
bin_data = bin(int_data).split('0b')[1]
print bin(int_data)
if len(bin_data) < 16:
return int_data
else:
for i in bin_data:
if i == '1':
data += '0'
if i == '0':
data += '1'
return (int(data,2)+1)*-1-
获取设备有关参数
self._HOST = self.sysAttrs['config']['param']['HOST']
self._PORT = self.sysAttrs['config']['param']['PORT']-
连接modbus tcp设备
self._master = modbus_tcp.TcpMaster(host=self._HOST, port=int(self._PORT))
self._master.set_timeout(5.0)-
获取数据点配置参数
cfgtmp = self.data2attrs[dataId]['config']
# 过滤非modbus tcp配置的点
if not cfgtmp.has_key('param') or not cfgtmp.has_key('proxy'):
return ()
# 当是新一组功能号时；当没有proxy.pointer，或者有，但是值为null时，就进行采集！否则（有pointer且值不为null，表明设置了采集代理，那么自己自然就被略过了，因为被代理了）当前数据点遍历轮询会被略过！
if 'pointer' not in cfgtmp['proxy'] or cfgtmp['proxy']['pointer'] == None or cfgtmp['proxy']['pointer'] == '':
# 某些过滤掉不采集，因为有的地址的设备不在线，只要在proxy下面配置disabled:true，这样就不会轮训到它！
if 'disabled' in cfgtmp['proxy'] and cfgtmp['proxy']['disabled'] == True:
return ()
else:
self.warn(self.name(dataId))
# 过滤非modbus rtu配置的点
if not cfgtmp['param'].has_key('funid'):
return ()
# 功能码
funid = cfgtmp['param']['funid']
# 设备地址
devid = cfgtmp['param']['devid']
# 寄存器地址
regad = cfgtmp['param']['regad']
# 格式
format = cfgtmp['param']['format']-
格式处理
# 长度
quantity = re.findall(r"\d+\.?\d*", format)
if len(quantity):
quantity = int(quantity[0])
else:
quantity = 1
if format.lower().find('i') != -1: # I、i类型数据为4个字节，所以n个数据，就是4n字节，除一般应对modbus标准协议的2字节一个数据的个数单位！
quantity *= 4 / 2
elif format.lower().find('h') != -1:
quantity *= 2 / 2
elif format.lower().find('b') != -1:
quantity *= 1 / 2
elif format.find('d') != -1:
quantity *= 8 / 2
elif format.find('f') != -1:
quantity *= 4 / 2
elif format.find('?') != -1: # 对于功能号1、2的开关量读，开关个数，对于这种bool开关型，个数就不是返回字节数的两倍了！返回的字节个数是动态的，要字节数对应的位数总和，能覆盖传入的个数数值！
quantity *= 1
format = '' # 实践发现，对于bool开关型，传入开关量个数就行，format保留为空！如果format设置为 "?"或"8?"、">?"等，都会解析不正确！！
self.debug('>>>>>>' + '(PORT-' + str(self._PORT) + ')' + str(devid) + ' ' + str(funid) + ' ' + str(regad) + ' ' + str(quantity) + ' ' + str(format))-
发送指令、获取数据
rtu_ret = self._master.execute(devid, funid, regad, quantity, data_format=format)-
私有化解析
# 私有modbus解析
if cfgtmp['param'].has_key('private'):
# 温湿度传感器
if cfgtmp['param']['private'] == 'Temp&Hum':
data_list = []
for i in rtu_ret:
data_list.append(Complement2Negative(i)*0.1)
rtu_ret = tuple(data_list)五、使用示例
基础网关、模板、设备、数据点创建可点击>>采集引擎SDK的使用过程<<查看。
-
创建网关
填写网关名称 -> 点击确定。
-
创建并配置设备
填写设备名称 -> 填写驱动信息 -> 填写配置（modbus_tcp设备的IP地址 、modbus_tcp设备的端口号 ） -> 确定。
-
创建及配置数据点
数据点配置param属性。
-
运行
在SDK的_examples文件夹里创建.bat文件，并运行。
py -2 iotosEngine.py --u 物联中台用户名 --p 物联中台密码 --i 网关全局标识 --h http://sys.aiotos.net-
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