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C# NModbus RTU通信实现方法详解

开发者 https://www.devze.com 2024-11-07 10:39 出处：网络 作者： 熊来闯一闯
Modbus协议时应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络/串口和其它设备之间可以进行通信。它已经成为了一种工业标准。有了这个通信协议，不同的厂商生成的控制设备就可以连城工
相关专题：C# NModbusC# NModbus RTU通信C# NModbus通信

Modbus协议时应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络/串口和其它设备之间可以进行通信。它已经成为了一种工业标准。有了这个通信协议，不同的厂商生成的控制设备就可以连城工业网络，进行集中监控。

本文实现需要借用一个开源的NModbus库来完成，通过在菜单栏，工具-----NuGet包管理器-----管理解决方案的NuGet程序包，安装NModbus的开源库。

C# NModbus RTU通信实现方法详解

本次实例的基本框架和实现效果如下所示：

C# NModbus RTU通信实现方法详解

可自动识别当前设备的可用串口。

C# NModbus RTU通信实现方法详解

 Modbus RTU通信的具体的实现如下：

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using Modbus.Device;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.IO.Ports;
using System.Drawing.Text;
using System.Windows.Forms.VisualStyles;
using System.Timers;
using System.CodeDom.Compiler;
namespace ModbusRtuMaster
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        #region 参数配置
        private static IModbusMaster master;
        private static SerialPort port;
        //写线圈或写寄存器数组
        private bool[] coilsBuffer;
        private ushort[] registerBuffer;
        //功能码
        private string functionCode;
        //功能码序号
        private int functionOder;
        //参数(分别为从站地址,起始地址,长度)
        private byte slaveAddress;
        private ushort startAddress;
        private ushort numberOfPoints;
        //串口参数
        private string portName;
        private int baudRate;
        private Parity parity;
        private int dataBits;
        private StopBits stopBits;
        //自动测试标志位
        private bool AutoFlag = false;
        //获取当前时间
        private System.DateTime Current_time;
        //定时器初始化
        private System.Timers.Timer t = new System.Timers.Timer(1000);
        private const int WM_DEVICE_CHANGE = 0x219;            //设备改变
        private const int DBT_DEVICEARRIVAL = 0x8000;          //设备插入
        private const int DBT_DEVICE_REMOVE_COMPLETE = 0x8004; //设备移除
        #endregion
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            GetSerialLstTb1();
        }
        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            //界面初始化
            cmb_portname.SelectedIndex = 0;
            cmb_baud.SelectedIndex = 5;
            cmb_parity.SelectedIndex = 2;
            cmb_databBits.SelectedIndex = 1;
            cmb_stopBits.SelectedIndex = 0;
        }
        #region 定时器
        //定时器初始化,失能状态
        private void init_Timer()
        {
            t.Elapsed += new System.Timers.ElapsedEventHandler(Execute);
            t.AutoReset = true;//设置false定时器执行一次，设置true定时器一直执行
            t.Enabled = false;//定时器使能true，失能false
            //t.Start();
        }
        private void Execute(object source,System.Timers.ElapsedEventArgs e)
        {
            //停止定时器后再打开定时器，避免重复打开
            t.Stop();
            //ExecuteFunctionandroid();可添加执行操作
            t.Start();
        }
        #endregion
        #region 串口配置
        /// <summary>
        /// 串口参数获取
        /// </summary>
        /// <returns></返回串口配置参数>
        private SerialPort InitSerialPortParameter()
        {
            if (cmb_portname.SelectedIndex < 0 || cmb_baud.SelectedIndex < 0 || cmb_parity.SelectedIndex < 0 || cmb_databBits.SelectedIndex < 0 || cmb_stopBits.SelectedIndex < 0)
            {
                MessageBox.Show("请选择串口参数");
                return null;
            }
            else
            {
                portName = cmb_portname.SelectedItem.ToString();
                baudRate = int.Parse(cmb_baud.SelectedItem.ToString());
                switch (cmb_parity.SelectedItem.ToString())
                {
                    case "奇":
                        parity = Parity.Odd;
                        break;
                    case "偶":
                        parity = Parity.Even;
                        break;
                    case "无":
                        parity = Parity.None;
                        break;
                    default:
                        break;
                }
                dataBits = int.Parse(cmb_databBits.SelectedItem.ToString());
                switch (cmb_stopBits.SelectedItem.ToString())
                {
                    case "1":
                        stopBits = StopBits.One;
                        break;
                    case "2":
                        stopBits = StopBits.Two;
                        break;
                    default:
                        break;
                }
                port = new SerialPort(portName, baudRate, parity, dataBits, stopBits);
                return port;
            }
        }
        #endregion
        #region 串口收/发
        private async void ExecuteFunction()
        {
            Current_time = System.DateTime.Now;
            try
            {
                if (port.IsOpen == false)
                {
                    port.Open();
                }
                if (functionCode != null)
                {
                    switch (functionCode)
                    {
                        case "01 Read Coils"://读取单个线圈
                            SetReadParameters();
                            try
                            {
                                coilsBuffer = master.ReadCoils(slaveAddress, startAddress, numberOfPoints);
                            }
                            catch(Exception)
                            {
                                MessageBox.Show("参数配置错误");
                                //MessageBox.Show(e.Message);
                                AutoFlag = false;
                                break;
                            }
                            SetMsg("[" + Current_time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss" + "]" + " "));
                            for (int i = 0; i < coilsBuffer.Length; i++)
                            {
                                SetMsg(coilsBuffer[i] + " ");
                            }
                            SetMsg("\r\n");
                            break;
                        case "02 Read DisCrete Inputs"://读取输入线圈/离散量线圈
                            SetReadParameters();
                            try
                            {
                                coilsBuffer = master.ReadInputs(slaveAddress, startAddress, numberOfPoints);
                            }
                            catch(Exception)
                            {
                                MessageBox.Show("参数配置错误");
                                AutoFlag = false;
                                break;
                            }
                           javascript SetMsg("[" + Current_time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ssjs" + "]" + " "));
                            for (int i = 0; i < coilsBuffer.Length; i++)
                            {
                                SetMsg(coilsBuffer[i] + " ");
                            }
                            SetMsg("\r\n");
                            break;
                        case "03 Read Holding Registers"://读取保持寄存器
                            SetReadParameters();
                            try
                            {
                                registerBuffer = master.ReadHoldingRegisters(slaveAddress, startAddress, numberOfPoints);
                            }
                            catch (Exception)
                            {
                                MessageBox.Show("参数配置错误");
                                AutoFlag = false;
                                break;
                            }
                            SetMsg("[" + Current_time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss" + "]" + " "));
                            for (int i = 0; i < registerBuffer.Length; i++)
                            {
                                SetMsg(registerBuffer[i] + " ");
                            }
                            SetMsg("\r\n");
                            break;
                        case "04 Read Input Registers"://读取输入寄存器
                            SetReadParameters();
                            try
                            {
                                registerBuffer = master.ReadInputRegisters(slaveAddress, startAddress, numberOfPoints);
                            }
                            catch (Exception)
                            {
                                MessageBox.Show("参数配置错误");
                                AutoFlag = false;
                                break;
                            }
                            SetMsg("[" + Current_time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss" + "]" + " "));
                            for (int i = 0; i < registerBuffer.Length; i++)
                            {
                                SetMsg(registerBuffer[i] + " ");
                            }
                            SetMsg("\r\n");
                            break;
                        case "05 Write Single Coil"://写单个线圈
                            SetWriteParametes();
                            await master.WriteSingleCoilAsync(slaveAddress, startAddress, coilsBuffer[0]);
                            break;
                        case "06 Write Single Registers"://写单个输入线圈/离散量线圈
                            SetWriteParametes();
                            await master.WriteSingleRegisterAsync(slaveAddress, startAddress, registerBuffer[0]);
                            break;
                        case "0F Write Multiple Coils"://写一组线圈
                            SetWriteParametes();
                            await master.WriteMultipleCoilsAsync(slaveAddress, startAddress, coilsBuffer);
                            break;
                        case "10 Write Multiple Registers"://写一组保持寄存器
                            SetWriteParametes();
                            await master.WriteMultipleRegistersAsync(slaveAddress, startAddress, registerBuffer);
                            break;
                        default:
                            break;
                    }
                }
                else
                {
                    MessageBox.Show("请选择功能码!");
                }
                port.Close();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                port.Close();
                MessageBox.Show(ex.Message);
            }
        }
        #endregion
        /// <summary>
        /// 设置读参数
        /// </summary>
        private void SetReadParameters()
        {
            if (txt_startAddr1.Text == "" || txt_slave1.Text == "" || txt_length.Text == "")
            {
                MessageBox.Show("请填写读参数!");
            }
            else
            {
                slaveAddress = byte.Parse(txt_slave1.Text);
                startAddress = ushort.Parse(txt_startAddr1.Text);
                numberOfPoints = ushort.Parse(txt_length.Text);
            }
        }
        /// <summary>
        /// 设置写参数
        /// </summary>
        private void SetWriteParametes()
        {
            if (txt_startAddr2.Text == "" || txt_slave2.Text == "" || txt_data.Text == "")
            {
                MessageBox.Showandroid("请填写写参数!");
            }
            else
            {
                slaveAddress = byte.Parse(txt_slave2.Text);
                startAddress = ushort.Parse(txt_startAddr2.Text);
                //判断是否写线圈
                if (functionOder == 4 || functionOder == 6)
                {
                    string[] strarr = txt_data.Text.Split(' ');
                    coilsBuffer = new bool[strarr.Length];
                    //转化为bool数组
                    for (int i = 0; i < strarr.Length; i++)
                    {
                        // strarr[i] == "0" ? coilsBuffer[i] = false : coilsBuffer[i] = true;
                        if (strarr[i] == "0")
                        {
                            coilsBuffer[i] = false;
                        }
                        else
                        {
                            coilsBuffer[i] = true;
                        }
                    }
                }
                else
                {
                    //转化ushort数组
                    string[] strarr = txt_data.Text.Split(' ');
                    registerBuffer = new ushort[strarr.Length];
                    for (int i = 0; i < strarr.Length; i++)
                    {
                        registerBuffer[i] = ushort.Parse(strarr[i]);
                    }
                }
            }
        }
        /// <summary>
        /// 创建委托，打印日志
        /// </summary>
        /// <param name="msg"></param>
        public void SetMsg(string msg)
        {
            richTextBox1.Invoke(new Action(() => { richTextBox1.AppendText(msg); }));
        }
        /// <summary>
        /// 清空日志
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            richTextBox1.Clear();
        }
        /// <summary>
        /// 单击button1事件，串口完成一次读/写操作
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //AutoFlag = false;
            //button_AutomaticTest.Enabled = true;
            try
            {
                //初始化串口参数
                InitSerialPortParameter();
                master = ModbusSerialMaster.CreateRtu(port);
                ExecuteFunction();
            }
            catch (Exception)
            {
                MessageBox.Show("初始化异常");
            }
        }
        /// <summary>
        /// 自动测试初始化
        /// </summary>
        private void AutomaticTest()
        {
            AutoFlag = true;
            button1.Enabled = false;
            InitSerialPortParameter();
            master = ModbusSerialMaster.CreateRtu(port);
            Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                //初始化串口参数
                while (AutoFlag)
                {
                    try
                    {
                        ExecuteFunction();
                    }
                    catch (Exception)
                    {
                        MessageBox.Show("初始化异常");
                    }
                    Thread.Sleep(500);
                }
            });
        }
        /// <summary>
        /// 读取数据时，失能写数据；写数据时，失能读数据
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void comboBox1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            if (comboBox1.SelectedIndex >= 4)
            {
                groupBox2.Enabled = true;
                groupBox1.Enabled = false;
            }
            else
            {
                groupBox1.Enabled = true;
                groupBox2.Enabled = false;
            }
            //委托事件,在主线程中创建的控件，在子线程中读取设置控件的属性会出现异常，使用Invoke方法可以解决
            comboBox1.Invoke(new Action(() => { functionCode = comboBox1.SelectedItem.ToString(); functionOder = comboBox1.SelectedIndex; }));
        }
        /// <summary>
        /// 将打印日志显示到最新接收到的符号位置
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void richTextBox1_TextChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            this.richTextBox1.SelectionStart = int.MaxValue;
            this.richTextBox1.ScrollToCaret();
        }
        /// <summary>
        /// 自动化测试
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void button_AutomaticTest_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            AutoFlag = false;
            button_AutomaticTest.Enabled = false; //自动收发按钮失能，避免从复开启线程
            if (AutoFlag == false)
            {
                AutomaticTest();
            }
        }
        /// <summary>
        /// 串口关闭，停止读/写
        /// js</summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void button_ClosePort_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            AutoFlag = false;
            button1.Enabled = true;
            button_AutomaticTest.Enabled = true;
            t.Enabled = false;//失能定时器
            if (port.IsOpen)
            {
                port.Close();
            }
        }
        #region 串口下拉列表刷新
        /// <summary>
        /// 刷新下拉列表显示
        /// </summary>
        private void GetSerialLstTb1()
        {
            //清除cmb_portname显示
            cmb_portname.SelectedIndex = -1;
            cmb_portname.Items.Clear();
            //获取串口列表
            string[] serialLst = SerialPort.GetPortNames();
            if (serialLst.Length > 0)
            {
                //取串口进行排序
                Array.Sort(serialLst);
                //将串口列表输出到cmb_portname
                cmb_portname.Items.AddRange(serialLst);
                cmb_portname.SelectedIndex = 0;
            }
        }
        /// <summary>
        /// 消息处理
        /// </summary>
        /// <param name="m"></param>
        protected override void WndProc(ref Message m)
        {
            switch (m.Msg)                                  //判断消息类型
            {
                case WM_DEVICE_CHANGE:                      //设备改变消息
                    {
                        GetSerialLstTb1();                  //设备改变时重新花去串口列表
                    }
                    break;
            }
            base.WndProc(ref m);
        }
        #endregion
        private void label11_Click(object sender, EventArgs e)
        {
        }
        private void txt_slave1_TextChanged(object sender, EventArgs e)
        {
        }
        private void label7_Click(object sender, EventArgs e)
        {
        }
        private void txt_startAddr1_TextChanged(object sender, EventArgs e)
        {
        }
        private void label8_Click(object sender, EventArgs e)
        {
        }
        private void txt_length_TextChanged(object sender, EventArgs e)
        {
        }
    }
}

在线程中对控件的属性进行操作可能会出现代码异常，可以使用Invoke委托方法完成相应的操作：

public void SetMsg(string msg)
{
richTextBox1.Invoke(new Action(() => { richTextBox1.AppendText(msg); }));
}

在进行自动读/写操作时，为避免多次点击按键控件，多次重复建立新线程；在进入自动读写线程中时，将对应的按键控件失能，等待停止读写操作时再使能：

private void AutomaticTest()
{
    AutoFlag = true;
    button1.Enabled = false;

    InitSerialPortParameter();
    master = ModbusSerialMaster.CreateRtu(port);

    Task.Factory.StartNew(() =>
    {
        //初始化串口参数
        
        while (AutoFlag)
        {
            
            try
            {

                ExecuteFunction();
            
            }
            catch (Exception)
            {
                MessageBox.Show("初始化异常");
            }
            Thread.Sleep(500);
        }
    });
}

自动获取当前设备的可用串口实现如下：

#region 串口下拉列表刷新
/// <summary>
        /// 刷新下拉列表显示
        /// </summary>
private void GetSerialLstTb1()
{
    //清除cmb_portname显示
    cmb_portname.SelectedIndex = -1;
    cmb_portname.Items.Clear();
    //获取串口列表
    string[] serialLst = SerialPort.GetPortNames();
    if (serialLst.Length > 0)
    {
        //取串口进行排序
        Array.Sort(serialLst);
        //将串口列表输出到cmb_portname
        cmb_portname.Items.AddRange(serialLst);
        cmb_portname.SelectedIndex = 0;
    }
}

/// <summary>
        /// 消息处理
        /// </summary>
        /// <param name="m"></param>
protected override void WndProc(ref Message m)
{
    switch (m.Msg)                                  //判断消息类型
    {
        case WM_DEVICE_CHANGE:                      //设备改变消息
            {
                GetSerialLstTb1();                  //设备改变时重新花去串口列表
            }
            break;
    }
    base.WndProc(ref m);
}
#endregion

对本次实例进行测试需要使用到串口模拟软件，串口模拟器可以到网上下载

C# NModbus RTU通信实现方法详解

Modbus从站需要完成一下两步操作：

一、菜单栏Connection-----Connect

C# NModbus RTU通信实现方法详解

二、菜单栏Setup-----Slave Definition

C# NModbus RTU通信实现方法详解

最后需要运行自己创建的Modbus RTU Master上位机，完成相应的配置：

C# NModbus RTU通信实现方法详解

实现的最终效果：

C# NModbus RTU通信实现方法详解

到此这篇关于C# NModbus RTU通信实现方法详解的文章就介绍到这了,更多相关C# NModbus RTU通信内容请搜索编程客栈(www.devze.com)以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程客栈(www.devze.com)！

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