python实现ModBusRTU客户端

python实现基于串口通信的ModBusRTU客户端是一件简单的事情，只要通过pymodbus模块就可以实现。

一、关于ModbusRTU

1、什么是ModbusRTU

Modbus RTU（Remote Terminal Unit）是一种串行通信协议，用于在工业自动化系统中传输数据。它是Modbus协议的一种变体，采用二进制编码，并通常在RS-485串行通信物理层上运行。

Modbus RTU协议允许设备（例如传感器、执行器、控制器等）通过串口（通常是RS-485）与计算机、PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）等主设备进行通信。通信的内容可以包括传感器的测量数据、控制命令等。它是一种常见的工业通信协议，被广泛应用于自动化、监控、数据采集等领域。

Modbus RTU协议的特点包括：

（1）简单性： Modbus RTU协议相对简单，易于实现和理解，适用于各种规模的系统。

（2）实时性： Modbus RTU通信通常具有较低的延迟，适用于实时性要求较高的应用场景。

（3）灵活性： 可以通过串口连接多个设备，实现点对点或多点通信。

（4）可靠性： Modbus RTU协议提供了CRC（Cyclic Redundancy Check）校验，用于检测通信数据的错误。

（5）广泛应用： 由于其简单性和可靠性，Modbus RTU协议在工业自动化中得到广泛应用，特别是在老旧系统的现代化改造中。

在Modbus RTU通信中，设备通过地址进行识别，并使用不同的功能码来执行不同的操作，例如读取数据、写入数据等。通信内容以二进制形式传输，因此在硬件层面通常采用串口通信，例如RS-485。

总的来说，Modbus RTU是一种用于工业自动化领域的通信协议，它提供了简单、实时和可靠的数据交换方式，使得各种设备可以方便地与控制系统进行通信。

2、ModbusRTU报文解析

大体如上图所描述，在Modbus RTU通信中，通信数据通过串口以二进制形式传输。Modbus RTU帧的结构如下：

（1）起始符（Start of Frame）：帧的起始由一段静默（没有通信）的时间标志着，称为“间隙”。

（2）设备地址（Address）：1字节，表示Modbus设备的地址。

（3）功能码（Function Code）：1字节，表示Modbus操作的类型（读、写等）。

（4）数据（Data）：可变长度，包含操作的参数（寄存器地址、数量等）。

（5）CRC校验（Cyclic Redundancy Check）：2字节，用于检测数据传输中的错误。

（6）结束符（End of Frame）：帧的结束由一个固定的时间间隔标志着，称为“间隙”。

3、CRC算法有多少种？

CRC（循环冗余校验）是一种差错检测算法，有很多不同的变种和多项式。以下是一些常见的CRC算法及其多项式：

以上只是一些常见的CRC算法，实际上，CRC算法可以根据需要选择不同的多项式。每个多项式都有不同的性能特征，适用于不同的应用场景。选择适当的CRC算法通常取决于数据传输的特性和错误检测的需求。

4、ModbusRTU选哪种CRC？

Modbus RTU协议通常使用的是CRC-16校验（Cyclic Redundancy Check with 16-bit polynomial），也被称为Modbus CRC。CRC-16校验使用了一个16位的多项式，具体而言是x^16 + x^15 + x^2 + 1。

在Modbus RTU通信中，CRC-16校验是标准的校验方式，它用于检测数据在传输过程中是否发生了错误。选择CRC-16的原因包括其良好的性能和广泛的应用。它能够检测到大多数单比特、双比特和其他常见的传输错误。

总的来说，CRC-16是Modbus RTU协议中常用的一种校验方式，因为它提供了较高的错误检测能力，适用于大多数的应用场景。

5、CRC计算的网站

CRC在线计算

（1）Modbus RTU计算示例

注意：由于大端序和小端序的存在，以下20EA在报文中可能是EA20。

二、一个Demo 

1、示例程序

from pymodbus.client import ModbusSerialClient
 
# 配置串口参数
COM_PORT = '/dev/ttyS0'  # 串口号（Windows系统可能是COM1、COM2等）
BAUD_RATE = 9600  # 波特率
PARITY = 'N'  # 奇偶校验（'N'表示无校验，'E'表示偶校验，'O'表示奇校验）
STOP_BITS = 1  # 停止位
DATA_BITS = 8  # 数据位
 
# 创建Modbus RTU客户端
client = ModbusSerialClient(method='rtu', port=COM_PORT, baudrate=BAUD_RATE,
                            parity=PARITY, stopbits=STOP_BITS, bytesize=DATA_BITS)
 
# 连接到Modbus设备
if client.connect():
    print("设备连接成功")
    
    # 读取保持寄存器的值（示例地址为1，寄存器地址为0，读取一个寄存器）
    response = client.read_holding_registers(address=0, count=1, slave=1)
    if response.isError():
        print("读取失败：", response)
    else:
        print("保持寄存器的值：", response.registers)
 
    # 关闭连接
    client.close()
else:
    print("设备连接失败")

2、ModbusRTU与ModbusTCP功能码是一样的么？

Modbus RTU和Modbus TCP都是MODBUS协议的变种，因此，ModbusRTU和ModbusTCP使用相同的功能码。事实上，Modbus通信协议的功能码定义是通用的，无论是在RTU（Remote Terminal Unit）模式下使用串口通信，还是在TCP/IP网络上使用ModbusTCP，功能码的含义和用法都是相同的。