C#轻松实现Modbus通信-数字星空

1、前言

大家好！我是付工。前面给大家介绍了一系列关于RS485与Modbus的知识。

终于有人把RS485说清楚了
 终于有人把Modbus说明白了
 通透！终于把ModbusRTU弄明白了
 这样看来，ModbusTCP协议太简单了
今天跟大家聊聊关于C#如何实现Modbus通信。

2、开源通信库

通信库是对通信协议的封装，一般是以dll动态链接库的形式存在，对于编程者来说，只需要调用库的各种方法即可实现数据读写。

通信库有两种，一种是开源的，即使开源，也要注意看下开源许可证，开源并不一定免费，另外一种就是自己开发封装的，这个需要具备一定的开发能力。

Modbus通信有很多开源通信库，这其中使用较为广泛的是NModbus4，NModbus4是一个开源且免费的Modbus通信库，它的开源许可证是MIT，是一个相对宽松的软件授权条款，可以商用。

3、ModbusRTU通信

1、在项目解决方案资源管理器中，选择【引用】右击，在弹出的界面中，点击【管理NuGet程序包】选项，如下图所示：

2、在打开的选项卡中，选择【浏览】，然后输入NModbus4进行搜索，搜索到之后，选择最新稳定版2.1.0，点击【安装】即可：

3、在NModbus4基础上封装一个打开串口和关闭串口的方法：

private SerialPort serialPort;
private ModbusSerialMaster master;
public void Open(string portName, int baudRate, Parity parity, int dataBits, StopBits stopBits)
{
    if (this.serialPort != null && this.serialPort.IsOpen)
    {
        this.serialPort.Close();
    }
    this.serialPort = new SerialPort(portName, baudRate, parity, dataBits, stopBits);
    this.serialPort.Open();
    this.master = ModbusSerialMaster.CreateRtu(this.serialPort);
    this.master.Transport.WriteTimeout = 2000;
    this.master.Transport.ReadTimeout = 2000;
    this.master.Transport.WaitToRetryMilliseconds = 500;
    this.master.Transport.Retries = 3;
}
 public void Close()
 {
     if (this.serialPort != null && this.serialPort.IsOpen)
     {
         this.serialPort.Close();
     }
     this.master = null;
 }

4、在NModbus4基础上封装各种读写的方法，这里以读取保持型寄存器为例，其他方法都是类似的：

public byte[] ReadHoldingRegisters(byte slaveId, ushort start, ushort length)
{
    try
    {
        ushort[] data = this.master.ReadHoldingRegisters(slaveId, start, length);
        List<byte> result = new List<byte>();
        foreach (var item in data)
        {
            result.AddRange(BitConverter.GetBytes(item).Reverse());
        }
        return result.ToArray();
    }
    catch (Exception ex)
    {
        throw new Exception("【读取保持寄存器】失败：" + ex.Message);
    }
}

基于NModbus4实现ModbusRTU通信，不需要关注协议及报文，只需要对NModbus4库二次封装即可。

4、ModbusTCP通信

NModbus4不仅支持ModbusRTU通信，也同样支持ModbusTCP通信，ModbusTCP与ModbusRTU的封装过程非常类似，主要是存在以下两个不同点：

ModbusRTU是基于串口通信，因此主要使用的是SerialPort类，而ModbusTCP是基于以太网通信，主要使用的是TcpClient类。
ModbusRTU的读取和写入方法中都必须包含从站地址，而ModbusTCP可以把SlaveAddress作为一个可选项。

ModbusTCP通信库封装过程如下：1、在NModbus4基础上封装一个TCP连接和断开的方法：

private TcpClient tcpClient;
private ModbusIpMaster master
public void Connect(string ip, int port)
{
    tcpClient = new TcpClient();
    tcpClient.Connect(IPAddress.Parse(ip), port);
    this.master = ModbusIpMaster.CreateIp(this.tcpClient);
    this.master.Transport.WriteTimeout = 2000;
    this.master.Transport.ReadTimeout = 2000;
    this.master.Transport.WaitToRetryMilliseconds = 500;
    this.master.Transport.Retries = 3;
}
 public void DisConnect()
 {
     if (this.tcpClient != null && this.tcpClient.Connected)
     {
         this.tcpClient.Close();
     }
     this.master = null;
 }

2、封装一个读取输出线圈的方法，其他读写方法都是类似的：

public bool[] ReadOutputCoils(ushort start, ushort length, byte slaveAddress = 1)
{
    try
    {
        return this.master.ReadCoils(slaveAddress, start, length);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        throw new Exception("【读取输出线圈】失败：" + ex.Message);
    }
}