C#实现Modbus通信的详细教程(支持TCP和RTU)
作者：威哥说编程
引言
Modbus 协议是一种广泛应用于工业自动化中的通信协议，用于在设备之间进行数据交换。它基于主/从架构，并支持多种传输方式，如 Modbus TCP 和 Modbus RTU。由于其简洁、可靠和开放性，Modbus 被广泛应用于 SCADA 系统、PLC（可编程逻辑控制器）、传感器以及其他嵌入式系统。
在本文中，我们将使用 C# 编程语言和开源库 NModbus，展示如何轻松实现 Modbus 通信，支持 Modbus TCP 和 Modbus RTU 两种通信方式。
1. 准备工作
在开始编写代码之前，你需要做一些准备工作：
- NModbus 库：NModbus 是一个用 C# 实现的开源 Modbus 协议库，支持 Modbus RTU 和 Modbus TCP。我们将利用这个库来简化 Modbus 协议的实现。
- 安装 NModbus 库：你可以通过 NuGet 包管理器或者 .NET CLI 安装 NModbus。
打开 Visual Studio 中的 NuGet 包管理器控制台，运行以下命令来安装 NModbus：
Install-Package NModbus
或者，使用 .NET CLI：
dotnet add package NModbus
2. Modbus TCP 客户端实现
Modbus TCP 是基于以太网的协议，通信速度较快，适用于大多数现代设备。如果你有一个支持 Modbus TCP 协议的设备或服务器，以下是如何在 C# 中实现一个简单的 Modbus TCP 客户端。
代码示例：Modbus TCP 客户端
using System;
using System.Net.Sockets;
using Modbus.Device; // 引入 NModbus 库
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 1. 连接到 Modbus 服务器（Modbus TCP）
string ipAddress = "192.168.0.100"; // 设备的 IP 地址
int port = 502; // Modbus TCP 默认端口
var client = new TcpClient(ipAddress, port);
// 2. 获取 Modbus TCP 设备的协议客户端
var modbusTcpMaster = ModbusTcpMaster.CreateIp(client);
// 3. 读取从站设备的寄存器
ushort startAddress = 0; // 寄存器起始地址
ushort numRegisters = 10; // 读取 10 个寄存器
try
{
// 读取保持寄存器
ushort[] registers = modbusTcpMaster.ReadHoldingRegisters(startAddress, numRegisters);
// 输出结果
Console.WriteLine("读取到的寄存器值：");
foreach (var register in registers)
{
Console.WriteLine(register);
}
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"读取错误: {ex.Message}");
}
// 4. 关闭连接
client.Close();
}
}代码解析：
- 连接到 Modbus 服务器：使用
TcpClient与 Modbus 设备建立 TCP 连接。指定设备的 IP 地址和端口（默认为 502）。 - 创建 Modbus 客户端：通过
ModbusTcpMaster.CreateIp(client)创建一个 Modbus 客户端，支持读写数据。 - 读取保持寄存器：通过
ReadHoldingRegisters方法从设备读取指定地址的多个寄存器的值。 - 关闭连接：通信完成后，关闭与设备的连接。
常用 Modbus 操作：
- 读取寄存器：
ReadHoldingRegisters()、ReadInputRegisters()。 - 写入寄存器：
WriteSingleRegister()、WriteMultipleRegisters()。
3. Modbus RTU 客户端实现
Modbus RTU（Remote Terminal Unit）是基于串口通信的协议，常用于嵌入式设备和远程设备的通信。Modbus RTU 适用于较为简单的设备，尤其是需要通过串口（如 RS232 或 RS485）通信的情况。
代码示例：Modbus RTU 客户端
using System;
using System.IO.Ports;
using Modbus.Device; // 引入 NModbus 库
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 1. 通过串口连接到 Modbus 设备
string portName = "COM1"; // 串口名称
int baudRate = 9600; // 波特率
int parity = 0; // 校验位，0: 无校验，1: 偶校验，2: 奇校验
int dataBits = 8; // 数据位
int stopBits = 1; // 停止位
var serialPort = new SerialPort(portName, baudRate, (Parity)parity, dataBits, (StopBits)stopBits);
serialPort.Open();
// 2. 创建 Modbus RTU 主机对象
var modbusRtuMaster = ModbusSerialMaster.CreateRtu(serialPort);
// 3. 读取从站设备的寄存器
ushort startAddress = 0; // 寄存器起始地址
ushort numRegisters = 10; // 读取 10 个寄存器
try
{
// 读取保持寄存器（从站地址为 1）
ushort[] registers = modbusRtuMaster.ReadHoldingRegisters(1, startAddress, numRegisters);
// 输出结果
Console.WriteLine("读取到的寄存器值：");
foreach (var register in registers)
{
Console.WriteLine(register);
}
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"读取错误: {ex.Message}");
}
// 4. 关闭串口连接
serialPort.Close();
}
}代码解析：
- 配置串口连接：使用
SerialPort类设置串口连接，包括端口号、波特率、校验位等。 - 创建 Modbus RTU 客户端：通过
ModbusSerialMaster.CreateRtu()创建 Modbus RTU 客户端。 - 读取寄存器：通过
ReadHoldingRegisters方法读取指定从站地址和寄存器范围的数据。 - 关闭串口连接：通信完成后，关闭串口。
常见 Modbus RTU 操作：
- 读取数据：
ReadCoils()、ReadDiscreteInputs()、ReadHoldingRegisters()、ReadInputRegisters()。 - 写入数据：
WriteSingleCoil()、WriteSingleRegister()、WriteMultipleCoils()、WriteMultipleRegisters()。
4. 错误处理和调试
在实际使用 Modbus 协议进行通信时，错误处理和调试至关重要。常见的错误包括连接超时、通信中断、数据格式错误等。
错误处理示例：
try
{
// 读取寄存器
ushort[] registers = modbusTcpMaster.ReadHoldingRegisters(startAddress, numRegisters);
}
catch (SocketException ex)
{
Console.WriteLine($"网络错误：{ex.Message}");
}
catch (IOException ex)
{
Console.WriteLine($"I/O 错误：{ex.Message}");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"未知错误：{ex.Message}");
}通过捕获不同类型的异常，你可以更精确地定位问题所在，便于调试和修复。
5. 小结
在 C# 中实现 Modbus 通信非常简单，通过使用 NModbus 库，我们能够轻松地构建 Modbus TCP 和 Modbus RTU 客户端。无论是与工业设备、传感器，还是 PLC 通信，Modbus 都是一个可靠且高效的选择。
本教程展示了如何在 C# 中使用 NModbus 库实现 Modbus TCP 和 Modbus RTU 通信。通过这些示例，你可以快速入门并根据自己的需求进一步扩展和优化代码。希望本教程能帮助你实现与各种 Modbus 设备的高效通信。
以上就是C#实现Modbus通信的详细教程(支持TCP和RTU)的详细内容，更多关于C# Modbus通信的资料请关注脚本之家其它相关文章！