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教你Java中使用jlibmodbus开发modbus的master端

暴走的怪兽君 2023-09-20 原文

一、准备

1. slave

本文使用java开发modbus的master端，如果没有现成的slave端，可以去下在一个modbus slave软件模拟slave数据。
modbus slave 下载

2. java环境依赖

<dependency>
    <groupId>com.intelligt.modbus</groupId>
    <artifactId>jlibmodbus</artifactId>
    <!-- 版本号可依照maven仓库迭代升级 -->
    <version>1.2.9.7</version>
</dependency>

二、创建slave

1. 打开modbus salve，菜单栏的connection->connect，端口默认502，然后ok就建好slave端。

2. 每个slave默认10个地址，可以在setup->slave definition中修改寄存器配置，address是起始地址，quantity是寄存器数量，注意function，master需要使用对应的function方式读写。

3. 这是创建好的slave寄存器信息

三、创建master

1. 创建master连接slave

TcpParameters tcpParameters = new TcpParameters();
// TCP参数设置ip地址
tcpParameters.setHost(InetAddress.getByName(host));
// 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(port);
// 创建一个主机
modbusMaster = ModbusMasterFactory.createModbusMasterTCP(tcpParameters);
Modbus.setAutoIncrementTransactionId(true);
modbusMaster.connect(); // 开启连接
log.info("modbus:"+host+"连接成功");

4. 读取slave数据

// slaveId:slave连接的ID，offset:读取的起始地址，quantity：读取寄存器数量
int[] values = modbusMaster.readHoldingRegisters(slaveId, offset, quantity);

5. 写入数据到slave

// slaveId:slave连接的ID，address:写入的寄存器地址，value：写入的值
modbusMaster.writeSingleRegister(slaveId, address, value);

四、注意点

1. modbus的错误码

错误码含义说明
01非法功能对于master（或slave）来说，询问中接收到的功能码是不可允许的操作，可能是因为功能码仅适用于新设备而被选单元中不可实现同时，还指出master（或slave）在错误状态中处理这种请求，例如：它是未配置的，且要求返回寄存器值。
02非法数据地址对于master（或slave）来说，询问中接收的数据地址是不可允许的地址，特别是参考号和传输长度的组合是无效的。对于带有100个寄存器的控制器来说，偏移量96和长度4的请求会成功，而偏移量96和长度5的请求将产生异常码02。
03非法数据值对于master（或slave）来说，询问中包括的值是不可允许的值。该值指示了组合请求剩余结构中的故障。例如：隐含长度是不正确的。modbus协议不知道任何特殊寄存器的任何特殊值的重要意义，寄存器中被提交存储的数据项有一个应用程序期望之外的值。
04从站设备故障当master（或slave）正在设法执行请求的操作时，产生不可重新获得的差错。
05确认与编程命令一起使用，master（或slave）已经接受请求，并且正在处理这个请求，但是需要长持续时间进行这些操作，返回这个响应防止在slave（或master）中发生超时错误，slave（或master）可以继续发送轮询程序完成报文来确认是否完成处理。
07从属设备忙与编程命令一起使用，master（或slave）正在处理长持续时间的程序命令，当master（或slave）空闲时，master（或slave）应该稍后重新传输报文。
08存储奇偶性差错指示扩展文件区不能通过一致性校验。master（或slave）设备读取记录文件，但在存储器中发现一个奇偶校验错误。master（或slave）可重新发送请求，但可以在master（或slave）设备上要求服务。
0A不可用网关路径与网关一起使用，指示网关不能为处理请求分配输入端口值输出端口的内部通信路径，通常意味着网关是错误配置的或过载的。
0B网关目标设备响应失败与网关一起使用，指示没有从目标设备中获得响应，通常意味着设备未在网络中。

2. 写入数据大小

在modbus中，使用了字而非java中的byte，一个字是两个byte，也就是两个字节。
下面的代码是jlibmodbus中对写入数据的范围检查

public void setValue(int value) throws ModbusNumberException {
    if (!Modbus.checkRegisterValue(value)) {
        throw new ModbusNumberException("Register value out of range", value);
    }
    this.value = ((short) value) & 0xffff;
}

static public boolean checkRegisterValue(int value) {
	// 常量定义： final static public int MAX_REGISTER_VALUE = 0xFFFF;
  return checkRange(value, 0, Modbus.MAX_REGISTER_VALUE);
}

如上，当java在write值时，值的范围只能是0-0xFFFF

3. jlibmodbus使用int接收数据而非short

总所周知，java中是没有无符号数这个概念的，所有的基本类型都是带有符号位的，但是modbus的字的最高位不一定具有符号位的意义，所以jlibmodbus为了避开这一特点，使用了比short大一点（多两个字节）的类型int来接收处理数据
所以，我们在写入数据时，也应该对数据进行value & 0xFFFF操作避免出现了数据范围溢出。

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jlibmodbusmodbusspanclasstokenjava物联网tcp

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