在當今快速發展的工業自動化和智能制造領域，對高效、可靠的通信協議的需求日益增長。Modbus，作為一個歷史悠久且廣泛采用的工業通信協議，扮演著至關重要的角色。結合Python的強大編程能力，我們可以更加靈活和高效地實現工業自動化解決方案。
本篇文章將通過教程介紹如何利用Python與Modbus協議進行通信，以及如何在實際的工業環境中應用這些技術。
什么是Modbus？
Modbus 是一種廣泛使用的工業通信協議，由 Modicon Systems 開發。它采用主從架構，允許一個主設備（Master）與多達 247 個從設備（Slaves）進行通信。
Modbus的類型
Modbus主要分為兩種類型：
Modbus串行：使用串行線（如 RS232 或 RS485）進行通信。
Modbus TCP/IP：基于以太網，克服了串行通信的限制。
Modbus串行是使用串行電纜傳輸信號，如果以點對點方式連接（一主一從），則將使用 RS232或RS422 電纜， 但如果以點對多點方式連接。 （一主多從）使用RS485電纜，但由于串行電纜的許多限制，包括距離、設置和數量，它現在已經發展到能夠支持使用Modbus TCP/IP通過以太網連接。
在本次教程中，我們選擇使用Modbus TCP，但是Modbus Serial也可以使用相同的代碼進行測試。
準備工作
為了開始使用Python與Modbus通信，你需要：
1.安裝pymodbus（可以使用pip或下載）
2.下載并設置Modbus從設備程序以進行測試。
實驗開始
使用 Python 作為服務器，modbus sim 作為客戶端，你可以實現 Modbus 協議的通信。以下是實驗步驟：
from pymodbus.client.sync import ( ModbusSerialClient, ModbusTcpClient, ModbusTlsClient, ModbusUdpClient, ) from pymodbus.transaction import ( ModbusAsciiFramer, ModbusBinaryFramer, ModbusRtuFramer, ModbusSocketFramer, ModbusTlsFramer, ) client = ModbusTcpClient(host='localhost',port=502,framer=ModbusSocketFramer) def WriteData(slave_id,address,count,value): client.write_registers(address,[value]*count,unit=slave_id) def ReadData(slave_id,address,count): x = client.read_holding_registers(address,count,unit = slave_id) print(x.registers) def ReadCoil(slave_id,address,count): x = client.read_coils(address,count,unit=slave_id).bits print(x) def WriteCoil(slave_id,address,count,value): if value == "ON": status = True else: status = False x = client.write_coils(address,[status]*count,unit=slave_id) # print(x) def WriteString(slave_id,address,count,value): client.write_registers(address,[0]*count,unit=slave_id) if len(value)%2 > 0: value = value + " " c = len(value)//2 for i in range(c): y = value[0 + (2*i):2 + (2*i)] print(y) q = [ hex(ord(r))[2:4] for r in y] print(q) k = int(q[0]+q[1],16) client.write_registers(address+i,k,unit=slave_id) print(client.connect()) # WriteData(1,0,2,555) # WriteCoil(1,0,8,"ON") # ReadData(1,0,8) # ReadCoil(1,0,8) # WriteString(1,0,8,"banana")
從代碼中可以看出，可以通過更改客戶端和成幀器來更改為使用串行或 TCP。
打開modbus從站程序并進入設置并選擇Modbus TCP/IP。
選擇模式為 Modbus TCP
Slavev id 和地址類型可以從 setup -> Slavev 定義中設置
嘗試使用WriteData (2,0,2,555)命令，其中前2個數字是slave_id，0是默認數據，2是要使用的數字，555是按運行后將發送的數據。
從機 ID 2 在地址 1 和 2 處的值為 555
如果使用 WriteCoil(3,0,3,”ON”)，將在線圈輸出存儲器中命令一個打開或關閉位，其中0是初始位，3是要使用的編號，on是要打開的命令。
從機 ID 3 的線圈位于地址 1,2,3
可以使用其他讀取地址命令嘗試使用已寫入的函數。
嘗試讀取從站3的值
通過測試，我們可以看到，僅僅通過這段代碼就能夠通過Modbus協議進行通信。你應該已經對Modbus協議及其在工業自動化中的應用有了更清晰的理解。
Python作為一種高效靈活的編程語言，與Modbus協議結合，為工業控制系統的設計和實施提供了無限可能。無論你是工業自動化領域的新手，還是經驗豐富的專業人士，掌握Python與Modbus的通信技術都將極大提升工作效率和系統的智能化水平，助你在工業自動化的道路上走得更遠。
