学习使用pymodbus模块实现Modbus通讯

Modbus是一种工业领域广泛使用的通信协议，而PyModbus是一个在Python中实现Modbus通信的库。它支持多种Modbus模式，包括RTU（通过串行线路），ASCII和TCP/IP。

1. 建立通讯

from pymodbus.client import ModbusTcpClient

client = ModbusTcpClient('localhost', port=502)
client.connect()

2. 读取数据

2.1 读取寄存器

Modbus协议定义了几种类型的寄存器，最常见的是保持寄存器和输入寄存器。以下示例展示了如何读取保持寄存器：

response = client.read_holding_registers(address=1, count=10, unit=1)
if not response.isError():
    print("Register Values: ", response.registers)
else:
    print("Failed to read registers")

在这个例子中，read_holding_registers方法用于读取地址为1的起始位置、数量为10的连续寄存器。unit参数表示从哪个单元（即设备ID）读取数据。

注意：pymodbus某个版本已将unit字段改为slave。使用时即使写错也不会报错，注意查看你的pymodbus文档。

3. 写入数据

3.1 写入单个寄存器

要向设备的单个寄存器写入数据，可以使用以下代码：

write_response = client.write_register(address=1, value=25, unit=1)
if not write_response.isError():
    print("Written successfully")
else:
    print("Failed to write register")

这里使用了write_register方法，它接受地址、要写入的值以及目标设备的单元ID。

3.2 写入多个寄存器

如果要写入多个寄存器，可以使用write_registers方法：

values = [20, 40, 60, 80, 100]
write_response = client.write_registers(address=1, values=values, unit=1)
if not write_response.isError():
    print("Multiple registers written successfully")
else:
    print("Failed to write multiple registers")

这里values列表包含了要写入寄存器的值序列。

4. 处理异常

处理Modbus通信过程中可能出现的异常非常重要，可以使用try-except语句捕获这些异常：

from pymodbus.exceptions import ModbusException

try:
    # 尝试执行Modbus操作
    response = client.read_holding_registers(address=1, count=10, unit=1)
except ModbusException as ex:
    print("An error occurred:", str(ex))

5. 数据类型转换

modbus读写数据时的数据类型转换通常是通过struct模块实现的。

读取modbus数据时，常用到以下的数据类型转换关系。

 def _convert_to_float(self, registers):
        if len(registers) != 2:
            print("Invalid register length for float")
            return None
        combined = (registers[0] << 16) + registers[1]
        return struct.unpack(">f", combined.to_bytes(4, byteorder="big"))[0]

    def _convert_to_int32(self, registers):
        if len(registers) != 2:
            print("Invalid register length for int32")
            return None
        combined = (registers[0] << 16) + registers[1]
        return struct.unpack(">i", combined.to_bytes(4, byteorder="big"))[0]

    def _convert_to_uint32(self, registers):
        if len(registers) != 2:
            print("Invalid register length for uint32")
            return None
        combined = (registers[0] << 16) + registers[1]
        return struct.unpack(">I", combined.to_bytes(4, byteorder="big"))[0]

    def _convert_to_int16(self, registers):
        if len(registers) != 1:
            print("Invalid register length for int16")
            return None
        return struct.unpack(">h", struct.pack(">H", registers[0]))[0]

    def _convert_to_uint16(self, registers):
        if len(registers) != 1:
            print("Invalid register length for uint16")
            return None
        return struct.unpack(">H", struct.pack(">H", registers[0]))[0]

写入modbus数据时，常用到以下的数据类型转换关系。

 def _int32_to_registers(self, value):
        packed = struct.pack(">i", value)
        high_register, low_register = struct.unpack(">HH", packed)
        return [high_register, low_register]

    def _uint32_to_registers(self, value):
        packed = struct.pack(">I", value)
        high_register, low_register = struct.unpack(">HH", packed)
        return [high_register, low_register]

    def _uint16_to_register(self, value):
        packed = struct.pack(">H", value)
        register = struct.unpack(">H", packed)[0]
        return [register]

    def _int16_to_register(self, value):
        packed = struct.pack(">h", value)
        register = struct.unpack(">h", packed)[0]
        return [register]