• Java实现ModbusTCP通信


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    一个项目,需要用Java实现使用ModbusTCP和硬件设备通信

    视频地址:https://www.bilibili.com/video/BV1cz4y1R7cg

    资料

    代码下载

    官网资料

    关于Java的开源库

    • Jamod:Java Modbus实现:Java Modbus库。该库由Dieter Wimberger实施。
    • ModbusPal:ModbusPal是一个正在进行的Java项目,用于创建逼真的Modbus从站模拟器。由于预定义的数学函数和/或Python脚本,寄存器值是动态生成的。ModbusPal依赖于RxTx进行串行通信,而Jython则依赖于脚本支持。
    • Modbus4J:Serotonin Software用Java编写的Modbus协议的高性能且易于使用的实现。支持ASCII,RTU,TCP和UDP传输作为从站或主站,自动请求分区,响应数据类型解析和节点扫描。
    • JLibModbus:JLibModbus是java语言中Modbus协议的一种实现。jSSC和RXTX用于通过串行端口进行通信。该库是一个经过积极测试和改进的项目。

    博客资料

    Github资料

    ModbusTCP协议

    Modbus由MODICON公司于1979年开发,是一种工业现场总线协议标准。1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议:ModbusTCP。

    Modbus协议是一项应用层报文传输协议,包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。

    标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口,采用master/slave方式通信。

    个人感觉:

    modbus协议也是对地址变量进行读取或者写入操作,变化的可能是地址变量的地址数据类型
    这个功能码(指定要做什么,对4个不同modbus对象寄存器:是读啊,是写啊,还是对多个一起操作啊)

    Modbus和RS485的关系:Modbus是协议,物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口几种

    仿真软件

    验证4个常用功能码,仿真软件上面有F=01,F=02,F=03和F=04来显示

    • 0x01:读线圈
    • 0x02:读离散量输入
    • 0x03:读保持寄存器
    • 0x04:读输入寄存器

    对应的代码要写4个方法

    我要写一个Master(主站),所以需要一个Slave(从站)

    • Modbus Slave下载
    • 安装:一直下一步
    • 激活码:5455415451475662(来源
    • 激活:Connection-->connect...(F3),输入激活码,下面截图没输入激活码,因为当时没找到激活码
    • 操作:新建四个不同功能码的窗口,然后运行代码,修改仿真软件上的值。

    代码参数的理解

    • saveid:看资料"从站在modbus总线上可以有多个",仿真软件就能模拟一个从站,就是ID=1,当然可以修改成ID=2
    • 功能码:4个功能码,对应写4个方法,,仿真软件上的F=1,或者F=2,3,4
    • addr:一开始看代码4个方法addr都是从0开始,是否重复?答案是:4个功能码表示4个区域或者设备,addr表示各自区域的地址编号。

    选择TCP模式,端口是固定的502

    地址类型

    F8:

    Slave Definition

    功能码

    操作:新建四个不同功能码的窗口,然后运行代码,修改仿真软件上的值。

    数据类型

    功能码01


    功能码02


    功能码03,选择Float类型

    signed:有符号
    unsigned:无符号
    hex:十六进制
    binary:二进制

    big-endian:大端,将高序字节存储在起始地址(高位编址)
    little-endian:小端,将低序字节存储在起始地址(低位编址)

    swap:交换

    双击第一个地址输入数据,会提示输入数据的类型,32位数据占2个地址,所以下一个地址是--


    功能码04

    使用jlibmodbus

    特别有意思:常用的串口通信库都加进去了

    maven依赖

    <dependency>
    <groupId>com.intelligt.modbus</groupId>
    <artifactId>jlibmodbus</artifactId>
    <version>1.2.9.7</version>
    </dependency>
    

    测试功能码04

    package com.tcb.jlibmodbus;
    
    import java.net.InetAddress;
    
    import com.intelligt.modbus.jlibmodbus.Modbus;
    import com.intelligt.modbus.jlibmodbus.exception.ModbusIOException;
    import com.intelligt.modbus.jlibmodbus.exception.ModbusNumberException;
    import com.intelligt.modbus.jlibmodbus.exception.ModbusProtocolException;
    import com.intelligt.modbus.jlibmodbus.master.ModbusMaster;
    import com.intelligt.modbus.jlibmodbus.master.ModbusMasterFactory;
    import com.intelligt.modbus.jlibmodbus.tcp.TcpParameters;
    
    
    /**
     * Hello world!
     *
     */
    public class App {
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			// 设置主机TCP参数
    			TcpParameters tcpParameters = new TcpParameters();
     
    			// 设置TCP的ip地址
    			InetAddress adress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
     
    			// TCP参数设置ip地址
    			// tcpParameters.setHost(InetAddress.getLocalHost());
    			tcpParameters.setHost(adress);
     
    			// TCP设置长连接
    			tcpParameters.setKeepAlive(true);
    			// TCP设置端口,这里设置是默认端口502
    			tcpParameters.setPort(Modbus.TCP_PORT);
     
    			// 创建一个主机
    			ModbusMaster master = ModbusMasterFactory.createModbusMasterTCP(tcpParameters);
    			Modbus.setAutoIncrementTransactionId(true);
     
    			int slaveId = 1;//从机地址
    			int offset = 0;//寄存器读取开始地址
    			int quantity = 10;//读取的寄存器数量
     
     
    			try {
    				if (!master.isConnected()) {
    					master.connect();// 开启连接
    				}
     
    				// 读取对应从机的数据,readInputRegisters读取的写寄存器,功能码04
    				int[] registerValues = master.readInputRegisters(slaveId, offset, quantity);
     
    				// 控制台输出
    				for (int value : registerValues) {
    					System.out.println("Address: " + offset++ + ", Value: " + value);
    				}
     
    			} catch (ModbusProtocolException e) {
    				e.printStackTrace();
    			} catch (ModbusNumberException e) {
    				e.printStackTrace();
    			} catch (ModbusIOException e) {
    				e.printStackTrace();
    			} finally {
    				try {
    					master.disconnect();
    				} catch (ModbusIOException e) {
    					e.printStackTrace();
    				}
    			}
    		} catch (RuntimeException e) {
    			throw e;
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }
    

    打印到控制台的信息

    Address: 0, Value: 88
    Address: 1, Value: 66
    Address: 2, Value: 8
    Address: 3, Value: 6
    Address: 4, Value: 32727
    Address: 5, Value: 32808
    Address: 6, Value: 0
    Address: 7, Value: 3
    Address: 8, Value: 2
    Address: 9, Value: 1
    

    使用modbus4j

    maven依赖

    pom.xml

    <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
      xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
      <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    
      <groupId>com.tcb</groupId>
      <artifactId>modbus</artifactId>
      <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
      <packaging>jar</packaging>
    
      <name>modbus</name>
      <url>http://maven.apache.org</url>
    
      <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
      </properties>
      
      <!-- 若想引用modbus4j需要引入下列repository id:ias-snapshots id:ias-releases 两个 ,使用默认仓库下载,不要使用阿里云仓库-->
        <repositories>
    	    <repository>
    	        <releases>
    	            <enabled>false</enabled>
    	        </releases>
    	        <snapshots>
    	            <enabled>true</enabled>
    	        </snapshots>
    	        <id>ias-snapshots</id>
    	        <name>Infinite Automation Snapshot Repository</name>
    	        <url>https://maven.mangoautomation.net/repository/ias-snapshot/</url>
    	    </repository>
    	    <repository>
    	        <releases>
    	            <enabled>true</enabled>
    	        </releases>
    	        <snapshots>
    	            <enabled>false</enabled>
    	        </snapshots>
    	        <id>ias-releases</id>
    	        <name>Infinite Automation Release Repository</name>
    	        <url>https://maven.mangoautomation.net/repository/ias-release/</url>
    	    </repository>
    	</repositories>
    	
        <dependencies>
    		 <dependency>
    		    <groupId>junit</groupId>
    		    <artifactId>junit</artifactId>
    		    <version>4.13-beta-3</version>
    		    <scope>test</scope>
    		</dependency>
    		<dependency>
    		    <groupId>com.infiniteautomation</groupId>
    		    <artifactId>modbus4j</artifactId>
    		    <version>3.0.3</version>
    		</dependency>
    		
    		<dependency>
    		    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    		    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    		    <version>3.9</version>
    		</dependency>
        </dependencies>
    
    </project>
    
    

    Java实现modbus协议通讯

    原文链接:http://www.leftso.com/blog/83.html
    核心依赖:

    • modbus4j.jar
    • commons-lang3-3.0.jar

    Modbus4jUtils类

    package com.tcb.modbus;
    
    import com.serotonin.modbus4j.BatchRead;
    import com.serotonin.modbus4j.BatchResults;
    import com.serotonin.modbus4j.ModbusFactory;
    import com.serotonin.modbus4j.ModbusMaster;
    import com.serotonin.modbus4j.code.DataType;
    import com.serotonin.modbus4j.exception.ErrorResponseException;
    import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusInitException;
    import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusTransportException;
    import com.serotonin.modbus4j.ip.IpParameters;
    import com.serotonin.modbus4j.locator.BaseLocator;
    
    /**
     * modbus通讯工具类,采用modbus4j实现
     * 
     * @author lxq
     * @dependencies modbus4j-3.0.3.jar
     * @website https://github.com/infiniteautomation/modbus4j
     */
    public class Modbus4jUtils {
    	/**
    	 * 工厂。
    	 */
    	static ModbusFactory modbusFactory;
    	static {
    		if (modbusFactory == null) {
    			modbusFactory = new ModbusFactory();
    		}
    	}
    
    	/**
    	 * 获取master
    	 * 
    	 * @return
    	 * @throws ModbusInitException
    	 */
    	public static ModbusMaster getMaster() throws ModbusInitException {
    		IpParameters params = new IpParameters();
    		params.setHost("localhost");
    		params.setPort(502);
    		//
    		// modbusFactory.createRtuMaster(wapper); //RTU 协议
    		// modbusFactory.createUdpMaster(params);//UDP 协议
    		// modbusFactory.createAsciiMaster(wrapper);//ASCII 协议
    		ModbusMaster master = modbusFactory.createTcpMaster(params, false);// TCP 协议
    		master.init();
    
    		return master;
    	}
    
    	/**
    	 * 读取[01 Coil Status 0x]类型 开关数据
    	 * 
    	 * @param slaveId
    	 *            slaveId
    	 * @param offset
    	 *            位置
    	 * @return 读取值
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 *             异常
    	 * @throws ErrorResponseException
    	 *             异常
    	 * @throws ModbusInitException
    	 *             异常
    	 */
    	public static Boolean readCoilStatus(int slaveId, int offset)
    			throws ModbusTransportException, ErrorResponseException, ModbusInitException {
    		// 01 Coil Status
    		BaseLocator<Boolean> loc = BaseLocator.coilStatus(slaveId, offset);
    		Boolean value = getMaster().getValue(loc);
    		return value;
    	}
    
    	/**
    	 * 读取[02 Input Status 1x]类型 开关数据
    	 * 
    	 * @param slaveId
    	 * @param offset
    	 * @return
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 * @throws ErrorResponseException
    	 * @throws ModbusInitException
    	 */
    	public static Boolean readInputStatus(int slaveId, int offset)
    			throws ModbusTransportException, ErrorResponseException, ModbusInitException {
    		// 02 Input Status
    		BaseLocator<Boolean> loc = BaseLocator.inputStatus(slaveId, offset);
    		Boolean value = getMaster().getValue(loc);
    		return value;
    	}
    
    	/**
    	 * 读取[03 Holding Register类型 2x]模拟量数据
    	 * 
    	 * @param slaveId
    	 *            slave Id
    	 * @param offset
    	 *            位置
    	 * @param dataType
    	 *            数据类型,来自com.serotonin.modbus4j.code.DataType
    	 * @return
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 *             异常
    	 * @throws ErrorResponseException
    	 *             异常
    	 * @throws ModbusInitException
    	 *             异常
    	 */
    	public static Number readHoldingRegister(int slaveId, int offset, int dataType)
    			throws ModbusTransportException, ErrorResponseException, ModbusInitException {
    		// 03 Holding Register类型数据读取
    		BaseLocator<Number> loc = BaseLocator.holdingRegister(slaveId, offset, dataType);
    		Number value = getMaster().getValue(loc);
    		return value;
    	}
    
    	/**
    	 * 读取[04 Input Registers 3x]类型 模拟量数据
    	 * 
    	 * @param slaveId
    	 *            slaveId
    	 * @param offset
    	 *            位置
    	 * @param dataType
    	 *            数据类型,来自com.serotonin.modbus4j.code.DataType
    	 * @return 返回结果
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 *             异常
    	 * @throws ErrorResponseException
    	 *             异常
    	 * @throws ModbusInitException
    	 *             异常
    	 */
    	public static Number readInputRegisters(int slaveId, int offset, int dataType)
    			throws ModbusTransportException, ErrorResponseException, ModbusInitException {
    		// 04 Input Registers类型数据读取
    		BaseLocator<Number> loc = BaseLocator.inputRegister(slaveId, offset, dataType);
    		Number value = getMaster().getValue(loc);
    		return value;
    	}
    
    	/**
    	 * 批量读取使用方法
    	 * 
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 * @throws ErrorResponseException
    	 * @throws ModbusInitException
    	 */
    	public static void batchRead() throws ModbusTransportException, ErrorResponseException, ModbusInitException {
    
    		BatchRead<Integer> batch = new BatchRead<Integer>();
    
    		batch.addLocator(0, BaseLocator.holdingRegister(1, 1, DataType.FOUR_BYTE_FLOAT));
    		batch.addLocator(1, BaseLocator.inputStatus(1, 0));
    
    		ModbusMaster master = getMaster();
    
    		batch.setContiguousRequests(false);
    		BatchResults<Integer> results = master.send(batch);
    		System.out.println(results.getValue(0));
    		System.out.println(results.getValue(1));
    	}
    
    	/**
    	 * 测试
    	 * 
    	 * @param args
    	 */
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			// 01测试
    			Boolean v011 = readCoilStatus(1, 0);
    			Boolean v012 = readCoilStatus(1, 1);
    			Boolean v013 = readCoilStatus(1, 6);
    			System.out.println("v011:" + v011);
    			System.out.println("v012:" + v012);
    			System.out.println("v013:" + v013);
    			// 02测试
    			Boolean v021 = readInputStatus(1, 0);
    			Boolean v022 = readInputStatus(1, 1);
    			Boolean v023 = readInputStatus(1, 2);
    			System.out.println("v021:" + v021);
    			System.out.println("v022:" + v022);
    			System.out.println("v023:" + v023);
    
    			// 03测试
    			Number v031 = readHoldingRegister(1, 1, DataType.FOUR_BYTE_FLOAT);// 注意,float
    			Number v032 = readHoldingRegister(1, 3, DataType.FOUR_BYTE_FLOAT);// 同上
    			System.out.println("v031:" + v031);
    			System.out.println("v032:" + v032);
    
    			// 04测试
    			Number v041 = readInputRegisters(1, 0, DataType.FOUR_BYTE_FLOAT);//
    			Number v042 = readInputRegisters(1, 2, DataType.FOUR_BYTE_FLOAT);//
    			System.out.println("v041:" + v041);
    			System.out.println("v042:" + v042);
    			// 批量读取
    			batchRead();
    
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }
    

    代码理解

    slave配置

    操作:新建四个不同功能码的窗口,然后运行代码,修改仿真软件上的值。

    输出信息

    v011:true
    v012:false
    v013:true
    v021:true
    v022:false
    v023:true
    v031:7.5
    v032:10.5
    v041:1.5
    v042:3.0
    7.5
    true
    

    Java通过modbus4j对数据的写入

    原文链接:http://www.leftso.com/blog/83.html

    类Modbus4jWriteUtils.java

    package com.tcb.modbus;
    
    import org.apache.commons.logging.Log;
    import org.apache.commons.logging.LogFactory;
    
    import com.serotonin.modbus4j.ModbusFactory;
    import com.serotonin.modbus4j.ModbusMaster;
    import com.serotonin.modbus4j.code.DataType;
    import com.serotonin.modbus4j.exception.ErrorResponseException;
    import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusInitException;
    import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusTransportException;
    import com.serotonin.modbus4j.ip.IpParameters;
    import com.serotonin.modbus4j.locator.BaseLocator;
    import com.serotonin.modbus4j.msg.ModbusResponse;
    import com.serotonin.modbus4j.msg.WriteCoilRequest;
    import com.serotonin.modbus4j.msg.WriteCoilResponse;
    import com.serotonin.modbus4j.msg.WriteCoilsRequest;
    import com.serotonin.modbus4j.msg.WriteCoilsResponse;
    import com.serotonin.modbus4j.msg.WriteRegisterRequest;
    import com.serotonin.modbus4j.msg.WriteRegisterResponse;
    import com.serotonin.modbus4j.msg.WriteRegistersRequest;
    
    /**
     * modbus4j写入数据
     * 
     * @author xq
     *
     */
    public class Modbus4jWriteUtils {
    	static Log log = LogFactory.getLog(Modbus4jWriteUtils.class);
    	/**
    	 * 工厂。
    	 */
    	static ModbusFactory modbusFactory;
    	static {
    		if (modbusFactory == null) {
    			modbusFactory = new ModbusFactory();
    		}
    	}
    
    	/**
    	 * 获取tcpMaster
    	 * 
    	 * @return
    	 * @throws ModbusInitException
    	 */
    	public static ModbusMaster getMaster() throws ModbusInitException {
    		IpParameters params = new IpParameters();
    		params.setHost("localhost");
    		params.setPort(502);
    
    		ModbusMaster tcpMaster = modbusFactory.createTcpMaster(params, false);
    		tcpMaster.init();
    
    		return tcpMaster;
    	}
    
    	/**
    	 * 写 [01 Coil Status(0x)]写一个 function ID = 5
    	 * 
    	 * @param slaveId
    	 *            slave的ID
    	 * @param writeOffset
    	 *            位置
    	 * @param writeValue
    	 *            值
    	 * @return 是否写入成功
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 * @throws ModbusInitException
    	 */
    	public static boolean writeCoil(int slaveId, int writeOffset, boolean writeValue)
    			throws ModbusTransportException, ModbusInitException {
    		// 获取master
    		ModbusMaster tcpMaster = getMaster();
    		// 创建请求
    		WriteCoilRequest request = new WriteCoilRequest(slaveId, writeOffset, writeValue);
    		// 发送请求并获取响应对象
    		WriteCoilResponse response = (WriteCoilResponse) tcpMaster.send(request);
    		if (response.isException()) {
    			return false;
    		} else {
    			return true;
    		}
    	}
    
    	/**
    	 * 写[01 Coil Status(0x)] 写多个 function ID = 15
    	 * 
    	 * @param slaveId
    	 *            slaveId
    	 * @param startOffset
    	 *            开始位置
    	 * @param bdata
    	 *            写入的数据
    	 * @return 是否写入成功
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 * @throws ModbusInitException
    	 */
    	public static boolean writeCoils(int slaveId, int startOffset, boolean[] bdata)
    			throws ModbusTransportException, ModbusInitException {
    		// 获取master
    		ModbusMaster tcpMaster = getMaster();
    		// 创建请求
    		WriteCoilsRequest request = new WriteCoilsRequest(slaveId, startOffset, bdata);
    		// 发送请求并获取响应对象
    		WriteCoilsResponse response = (WriteCoilsResponse) tcpMaster.send(request);
    		if (response.isException()) {
    			return false;
    		} else {
    			return true;
    		}
    
    	}
    
    	/***
    	 * 写[03 Holding Register(4x)] 写一个 function ID = 6
    	 * 
    	 * @param slaveId
    	 * @param writeOffset
    	 * @param writeValue
    	 * @return
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 * @throws ModbusInitException
    	 */
    	public static boolean writeRegister(int slaveId, int writeOffset, short writeValue)
    			throws ModbusTransportException, ModbusInitException {
    		// 获取master
    		ModbusMaster tcpMaster = getMaster();
    		// 创建请求对象
    		WriteRegisterRequest request = new WriteRegisterRequest(slaveId, writeOffset, writeValue);
    		WriteRegisterResponse response = (WriteRegisterResponse) tcpMaster.send(request);
    		if (response.isException()) {
    			log.error(response.getExceptionMessage());
    			return false;
    		} else {
    			return true;
    		}
    
    	}
    
    	/**
    	 * 
    	 * 写入[03 Holding Register(4x)]写多个 function ID=16
    	 * 
    	 * @param slaveId
    	 *            modbus的slaveID
    	 * @param startOffset
    	 *            起始位置偏移量值
    	 * @param sdata
    	 *            写入的数据
    	 * @return 返回是否写入成功
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 * @throws ModbusInitException
    	 */
    	public static boolean writeRegisters(int slaveId, int startOffset, short[] sdata)
    			throws ModbusTransportException, ModbusInitException {
    		// 获取master
    		ModbusMaster tcpMaster = getMaster();
    		// 创建请求对象
    		WriteRegistersRequest request = new WriteRegistersRequest(slaveId, startOffset, sdata);
    		// 发送请求并获取响应对象
    		ModbusResponse response = tcpMaster.send(request);
    		if (response.isException()) {
    			log.error(response.getExceptionMessage());
    			return false;
    		} else {
    			return true;
    		}
    	}
    
    	/**
    	 * 写入数字类型的模拟量(如:写入Float类型的模拟量、Double类型模拟量、整数类型Short、Integer、Long)
    	 * 
    	 * @param slaveId
    	 * @param offset
    	 * @param value
    	 *            写入值,Number的子类,例如写入Float浮点类型,Double双精度类型,以及整型short,int,long
    	 * @param registerCount
    	 *            ,com.serotonin.modbus4j.code.DataType
    	 * @throws ModbusTransportException
    	 * @throws ErrorResponseException
    	 * @throws ModbusInitException
    	 */
    	public static void writeHoldingRegister(int slaveId, int offset, Number value, int dataType)
    			throws ModbusTransportException, ErrorResponseException, ModbusInitException {
    		// 获取master
    		ModbusMaster tcpMaster = getMaster();
    		// 类型
    		BaseLocator<Number> locator = BaseLocator.holdingRegister(slaveId, offset, dataType);
    		tcpMaster.setValue(locator, value);
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			//@formatter:off
    			// 测试01
    //			boolean t01 = writeCoil(1, 0, true);
    //			System.out.println("T01:" + t01);
    
    			// 测试02
    //			boolean t02 = writeCoils(1, 0, new boolean[] { true, false, true });
    //			System.out.println("T02:" + t02);
    
    			// 测试03
    //			short v = -3;
    //			boolean t03 = writeRegister(1, 0, v);
    //			System.out.println("T03:" + t03);
    			// 测试04
    //			boolean t04 = writeRegisters(1, 0, new short[] { -3, 3, 9 });
    //			System.out.println("t04:" + t04);
    			//写模拟量
    			writeHoldingRegister(1,0, 10.1f, DataType.FOUR_BYTE_FLOAT);
    			
    			//@formatter:on
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    
    	}
    
    }
    

    代码理解

    使用modbus-master-tcp

    原文链接:http://www.leftso.com/blog/310.html
    源码地址:https://github.com/digitalpetri/modbus
    modbus tcp通讯Java的方案之前已经讲解过一种,modbus4j实现Java语言的modbus tcp协议通讯。从上一个方案中我们不难发现modbus4j的通讯实现方式是同步的。
    实际应用中可能会读取大量的数据。同步处理对于应用的响应还是不太友好的。
    本博客主要讲解另外一种Java语言的modbux tcp通讯方案。那就是modbus-master-tcp。

    maven依赖

    pom.xml注意,需要将java的编译版本指定到1.8.因为只有1.8以后才支持lambda表达式。

    	<dependency>
    		<groupId>com.digitalpetri.modbus</groupId>
    		<artifactId>modbus-master-tcp</artifactId>
    		<version>1.1.0</version>
    	</dependency>
    

    观察可以发现,modbus-master-tcp项目的底层是基于netty框架开发。天然的支持异步处理。在性能方面有很好的提升。

    编写modbus tcp读取案例

    类SimpleMasterExample

    package com.ioufev;
    
    import java.util.concurrent.CompletableFuture;
    import java.util.concurrent.ExecutionException;
    
    import com.digitalpetri.modbus.codec.Modbus;
    import com.digitalpetri.modbus.master.ModbusTcpMaster;
    import com.digitalpetri.modbus.master.ModbusTcpMasterConfig;
    import com.digitalpetri.modbus.requests.ReadCoilsRequest;
    import com.digitalpetri.modbus.requests.ReadDiscreteInputsRequest;
    import com.digitalpetri.modbus.requests.ReadHoldingRegistersRequest;
    import com.digitalpetri.modbus.requests.ReadInputRegistersRequest;
    import com.digitalpetri.modbus.responses.ReadCoilsResponse;
    import com.digitalpetri.modbus.responses.ReadDiscreteInputsResponse;
    import com.digitalpetri.modbus.responses.ReadHoldingRegistersResponse;
    import com.digitalpetri.modbus.responses.ReadInputRegistersResponse;
    
    import io.netty.buffer.ByteBuf;
    import io.netty.util.ReferenceCountUtil;
    
    /***
     * modbus TCP协议Java通讯读取例子
     *
     *
     */
    public class ModbusMasterTCPDemo {
    
        static ModbusTcpMaster master;
    
        /**
         * 获取TCP协议的Master
         *
         * @return
         */
        public static void initModbusTcpMaster() {
            if (master == null) {
                // 创建配置
                ModbusTcpMasterConfig config = new ModbusTcpMasterConfig.Builder("localhost").setPort(502).build();
                master = new ModbusTcpMaster(config);
            }
        }
    
        /***
         * 释放资源
         */
        public static void release() {
            if (master != null) {
                master.disconnect();
            }
            Modbus.releaseSharedResources();
        }
    
        /**
         * 读取Coils开关量
         *
         * @param address
         *            寄存器开始地址
         * @param quantity
         *            数量
         * @param unitId
         *            ID
         * @return 读取值
         * @throws InterruptedException
         *             异常
         * @throws ExecutionException
         *             异常
         */
        public static Boolean readCoils(int address, int quantity, int unitId)
                throws InterruptedException, ExecutionException {
            Boolean result = null;
            CompletableFuture<ReadCoilsResponse> future = master.sendRequest(new ReadCoilsRequest(address, quantity),
                    unitId);
            ReadCoilsResponse readCoilsResponse = future.get();// 工具类做的同步返回.实际使用推荐结合业务进行异步处理
            if (readCoilsResponse != null) {
                ByteBuf buf = readCoilsResponse.getCoilStatus();
                result = buf.readBoolean();
                ReferenceCountUtil.release(readCoilsResponse);
            }
            return result;
        }
    
        /**
         * 读取readDiscreteInputs开关量
         *
         * @param address
         *            寄存器开始地址
         * @param quantity
         *            数量
         * @param unitId
         *            ID
         * @return 读取值
         * @throws InterruptedException
         *             异常
         * @throws ExecutionException
         *             异常
         */
        public static Boolean readDiscreteInputs(int address, int quantity, int unitId)
                throws InterruptedException, ExecutionException {
            Boolean result = null;
            CompletableFuture<ReadDiscreteInputsResponse> future = master
                    .sendRequest(new ReadDiscreteInputsRequest(address, quantity), unitId);
            ReadDiscreteInputsResponse discreteInputsResponse = future.get();// 工具类做的同步返回.实际使用推荐结合业务进行异步处理
            if (discreteInputsResponse != null) {
                ByteBuf buf = discreteInputsResponse.getInputStatus();
                result = buf.readBoolean();
                ReferenceCountUtil.release(discreteInputsResponse);
            }
            return result;
        }
    
        /**
         * 读取HoldingRegister数据
         *
         * @param address
         *            寄存器地址
         * @param quantity
         *            寄存器数量
         * @param unitId
         *            id
         * @return 读取结果
         * @throws InterruptedException
         *             异常
         * @throws ExecutionException
         *             异常
         */
        public static Number readHoldingRegisters(int address, int quantity, int unitId)
                throws InterruptedException, ExecutionException {
            Number result = null;
            CompletableFuture<ReadHoldingRegistersResponse> future = master
                    .sendRequest(new ReadHoldingRegistersRequest(address, quantity), unitId);
            ReadHoldingRegistersResponse readHoldingRegistersResponse = future.get();// 工具类做的同步返回.实际使用推荐结合业务进行异步处理
            if (readHoldingRegistersResponse != null) {
                ByteBuf buf = readHoldingRegistersResponse.getRegisters();
                result = buf.readFloat();
                ReferenceCountUtil.release(readHoldingRegistersResponse);
            }
            return result;
        }
    
        /**
         * 读取InputRegisters模拟量数据
         *
         * @param address
         *            寄存器开始地址
         * @param quantity
         *            数量
         * @param unitId
         *            ID
         * @return 读取值
         * @throws InterruptedException
         *             异常
         * @throws ExecutionException
         *             异常
         */
        public static Number readInputRegisters(int address, int quantity, int unitId)
                throws InterruptedException, ExecutionException {
            Number result = null;
            CompletableFuture<ReadInputRegistersResponse> future = master
                    .sendRequest(new ReadInputRegistersRequest(address, quantity), unitId);
            ReadInputRegistersResponse readInputRegistersResponse = future.get();// 工具类做的同步返回.实际使用推荐结合业务进行异步处理
            if (readInputRegistersResponse != null) {
                ByteBuf buf = readInputRegistersResponse.getRegisters();
                result = buf.readDouble();
                ReferenceCountUtil.release(readInputRegistersResponse);
            }
            return result;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            try {
                // 初始化资源
                initModbusTcpMaster();
    
                // 执行操作
    
                // 读取开关量
                System.out.println(readCoils(0, 1, 1));
                System.out.println(readDiscreteInputs(0, 1, 1));
                System.out.println(readDiscreteInputs(1, 1, 1));
    
                // 读取模拟量
                System.out.println(readHoldingRegisters(0, 2, 1));
                System.out.println(readHoldingRegisters(2, 2, 1));
                System.out.println(readHoldingRegisters(4, 2, 1));
                System.out.println(readInputRegisters(2, 4, 1));
                System.out.println(readInputRegisters(6, 4, 1));
    
                // 释放资源
                release();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    

    编写modbus tcp写入案例

    0x06 Write Single Register

    功能码06 写入单个寄存器

    类WriteSingleRegisterRequest

    // 发送单个寄存器数据,一般是无符号16位值:比如10
    master.sendRequest(new WriteSingleRegisterRequest(address, value), unitId);
    

    0x10 Write Multiple Registers

    功能码10 写入多个寄存器

    写入多个寄存器

    类WriteMultipleRegistersRequest

    // float类型转字节数组
    byte[] bytes = float2bytes(values);
    // 转netty需要的字节类型
    ByteBuf byteBuf = Unpooled.wrappedBuffer(bytes);
    
    // 发送多个寄存器数据,数据类型由quantity决定,2是float类型,4是double类型
    master.sendRequest(new WriteMultipleRegistersRequest(address,quantity,byteBuf), unitId);
    

    代码理解

    slave:和上面的一样

    输出信息

    true
    false
    false
    10.1
    -5.6
    9.2
    6.00002
    -90.122222
    

    评价感受

    • jlibmodbus:集成多个串口通信开源库,有意思
    • modbus4j:很有名
    • modbus-master-tcp:底层netty,支持异步
    • Jamod:Github上安卓开发modbus通信用的多
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