SpringBoot+modbus4j实现ModebusTCP通讯读取数据

场景

Windows上ModbusTCP模拟Master与Slave工具的使用：

Windows上ModbusTCP模拟Master与Slave工具的使用-CSDN博客

Modebus TCP

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。

Modbus的操作对象有四种：

线圈、离散输入、保持寄存器、输入寄存器。

Modbus功能码：

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。

下面介绍基于Modebus4j实现读线圈状态数据。

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。

注：

博客：
霸道流氓气质_C#,架构之路,SpringBoot-CSDN博客

实现

1、基于modbus4j实现线圈状态数据的读取。

modbus4j

GitHub - MangoAutomation/modbus4j: A high-performance and ease-of-use implementation of the Modbus protocol written in Java. Supports ASCII, RTU, TCP, and UDP transports as slave or master, automatic request partitioning and response data type parsing.

按照官网介绍，需要在pom文件中添加repository的配置

    <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>

添加位置

然后添加依赖

        <dependency><groupId>com.infiniteautomation</groupId><artifactId>modbus4j</artifactId><version>3.0.3</version></dependency>

2、新建modbus4j工具类

package com.badao.demo.utils;import com.serotonin.modbus4j.BatchRead;
import com.serotonin.modbus4j.BatchResults;
import com.serotonin.modbus4j.ModbusFactory;
import com.serotonin.modbus4j.ModbusMaster;
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;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(String ip,int port) throws ModbusInitException {IpParameters params = new IpParameters();params.setHost(ip);params.setPort(port);// 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*/public static Boolean readCoilStatus(ModbusMaster master,int slaveId, int offset)throws ModbusTransportException, ErrorResponseException {// 01 Coil StatusBaseLocator<Boolean> loc = BaseLocator.coilStatus(slaveId, offset);Boolean value = master.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*/public static Boolean readInputStatus(ModbusMaster master,int slaveId, int offset)throws ModbusTransportException, ErrorResponseException {// 02 Input StatusBaseLocator<Boolean> loc = BaseLocator.inputStatus(slaveId, offset);Boolean value = master.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*/public static Number readHoldingRegister(ModbusMaster master,int slaveId, int offset, int dataType)throws ModbusTransportException, ErrorResponseException {// 03 Holding Register类型数据读取BaseLocator<Number> loc = BaseLocator.holdingRegister(slaveId, offset, dataType);Number value = master.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*/public static Number readInputRegisters(ModbusMaster master,int slaveId, int offset, int dataType)throws ModbusTransportException, ErrorResponseException {// 04 Input Registers类型数据读取BaseLocator<Number> loc = BaseLocator.inputRegister(slaveId, offset, dataType);Number value = master.getValue(loc);return value;}/*** 批量读取使用方法** @throws ModbusTransportException* @throws ErrorResponseException* @throws ModbusInitException* @return*/public static BatchResults<Integer> batchRead(ModbusMaster master,BatchRead<Integer> batchRead) throws ModbusTransportException, ErrorResponseException, ModbusInitException {// 是否连续请求batchRead.setContiguousRequests(false);BatchResults<Integer> results = master.send(batchRead);return results;}
}

3、使用方式

新建master

ModbusMaster master = Modbus4jUtils.getMaster(modebustcpIp, port);

这里的ip和端口来自配置文件

单个读取数据

Boolean aBoolean = Modbus4jUtils.readCoilStatus(master, 1, 0);

这里1代表slaveId,0代表offset

批量读取数据

        BatchRead<Integer> batch = new BatchRead<>();List<Locator> locatorList = locatorConfig.getLocatorList();locatorList.forEach(locator -> batch.addLocator(locator.getId(), BaseLocator.coilStatus(locator.getSlaveId(),locator.getOffset())));BatchResults<Integer> batchResults = Modbus4jUtils.batchRead(master, batch);Boolean valueOne = (Boolean) batchResults.getValue(0);Boolean valueTwo = (Boolean) batchResults.getValue(1);Boolean valueThree = (Boolean) batchResults.getValue(2);

这里批量读取的配置来自配置文件

4、业务示例

在定时任务中批量读取指定slaveId和offset的线圈状态数据

import com.badao.demo.config.LocatorConfig;
import com.badao.demo.entity.Locator;
import com.badao.demo.utils.Modbus4jUtils;
import com.serotonin.modbus4j.BatchRead;
import com.serotonin.modbus4j.BatchResults;
import com.serotonin.modbus4j.ModbusMaster;
import com.serotonin.modbus4j.exception.ErrorResponseException;
import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusInitException;
import com.serotonin.modbus4j.exception.ModbusTransportException;
import com.serotonin.modbus4j.locator.BaseLocator;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import java.time.LocalDateTime;
import java.util.List;@Configuration
@EnableScheduling
public class GetModbusTCPDataTask {@Value("${modebustcp.ip}")private String modebustcpIp;@Value("${modebustcp.port}")private Integer port;@Autowiredprivate LocatorConfig locatorConfig;@Scheduled(fixedRateString = "2000")public void  getData() throws ModbusInitException {ModbusMaster master = Modbus4jUtils.getMaster(modebustcpIp, port);BatchRead<Integer> batch = new BatchRead<>();List<Locator> locatorList = locatorConfig.getLocatorList();locatorList.forEach(locator -> batch.addLocator(locator.getId(), BaseLocator.coilStatus(locator.getSlaveId(),locator.getOffset())));try {//单个读取//Boolean aBoolean = Modbus4jUtils.readCoilStatus(master, 1, 0);//批量读取BatchResults<Integer> batchResults = Modbus4jUtils.batchRead(master, batch);Boolean valueOne = (Boolean) batchResults.getValue(0);Boolean valueTwo = (Boolean) batchResults.getValue(1);Boolean valueThree = (Boolean) batchResults.getValue(2);System.out.println(LocalDateTime.now());System.out.println("valueOne:"+valueOne);System.out.println("valueTwo:"+valueTwo);System.out.println("valueThree:"+valueThree);} catch (ModbusTransportException e) {e.printStackTrace();} catch (ErrorResponseException e) {e.printStackTrace();} catch (ModbusInitException e) {e.printStackTrace();}}
}

5、本地测试效果

6、线上测试效果

线上使用RS485转以太网模块，会将其转换成MODBUS TCP服务端，端口为默认502，slaveid为2

通讯测试效果

7、SpringBoot中进行ModbusTCP通讯时提示：

com.serotonin.modbus4j.exception.ErrorResponseException:Illegal function

这是因为功能码不对应，使用Modbus Slave Definition定义的功能码为03 Holding Register(4x),而在代码中连接后执行的是读取线圈状态的功能码

所以将功能码修改对应即可

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