现场总线控制系统（FCS）系列：Schneider Electric Modbus for Gas Processing_（19）.气体处理系统的Modbus通信测试与验证.docx

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气体处理系统的Modbus通信测试与验证

1.Modbus通信协议简介

Modbus是一种串行通信协议，最初由Modicon公司（现属于SchneiderElectric）于1979年开发，用于在工业电子设备之间进行通信。Modbus协议简单、可靠，广泛应用于工业自动化系统中，特别是在现场总线控制系统（FCS）中。Modbus协议支持两种传输模式：ASCII和RTU。在气体处理系统中，通常使用的是ModbusRTU模式，因为其传输效率更高。

1.1ModbusRTU协议

ModbusRTU是一种二进制协议，适用于RS-485和RS-232串行通信。它的帧结构包括以下几个部分：

地址字节：标识目标设备的地址，范围从0到255。

功能码：指示请求或响应的类型，例如读取输入寄存器（0x04）或写单个寄存器（0x06）。

数据：包含实际的通信数据，如寄存器值或状态。

校验码：用于确保数据传输的完整性，通常使用CRC校验。

1.2ModbusTCP协议

ModbusTCP是ModbusRTU的扩展，用于以太网通信。它在TCP/IP协议的基础上封装了ModbusRTU帧，适用于现代工业控制系统。ModbusTCP的帧结构包括：

事务标识符：用于区分不同的请求和响应。

协议标识符：固定为0x0000，表示使用Modbus协议。

长度：表示后续数据的字节长度。

单元标识符：类似于ModbusRTU中的地址字节。

功能码：与ModbusRTU中相同。

数据：包含实际的通信数据。

校验码：在ModbusTCP中不使用，因为TCP协议已经提供了数据校验功能。

2.Modbus通信测试工具

在进行气体处理系统的Modbus通信测试与验证时，通常需要使用专门的通信测试工具。这些工具可以帮助工程师发送和接收Modbus帧，检查通信的正确性和完整性。常见的Modbus测试工具包括：

ModbusPoll：适用于ModbusRTU和ModbusTCP，可以模拟Modbus主设备进行测试。

ModbusSlave：适用于ModbusRTU和ModbusTCP，可以模拟Modbus从设备进行测试。

QModMaster：适用于ModbusRTU，提供图形界面，方便进行测试和调试。

QModBus：适用于ModbusRTU和ModbusTCP，提供图形界面和命令行工具。

2.1使用ModbusPoll进行测试

ModbusPoll是一个功能强大的Modbus通信测试工具，适用于ModbusRTU和ModbusTCP。以下是使用ModbusPoll进行气体处理系统Modbus通信测试的步骤：

安装ModbusPoll：

下载并安装ModbusPoll软件。安装过程通常简单，直接运行安装程序并按照提示进行安装即可。

配置通信参数：

打开ModbusPoll软件，选择“配置”选项，设置通信参数。例如，对于ModbusRTU，需要配置串口、波特率、数据位、停止位和校验位；对于ModbusTCP，需要配置IP地址和端口号。

配置示例（ModbusRTU）：

-串口：COM1

-波特率：9600

-数据位：8

-停止位：1

-校验位：无

配置示例（ModbusTCP）：

-IP地址：192.168.1.10

-端口号：502

选择功能码：

在ModbusPoll中选择需要测试的功能码。例如，选择“读取输入寄存器”（0x04）或“写单个寄存器”（0x06）。

功能码示例：

-读取输入寄存器：0x04

-写单个寄存器：0x06

设置寄存器地址和数量：

根据气体处理系统的需求，设置寄存器地址和数量。例如，读取从地址0x0001开始的10个输入寄存器。

寄存器地址和数量示例：

-起始地址：0x0001

-寄存器数量：10

发送请求并查看响应：

点击“发送”按钮，ModbusPoll会发送请求到目标设备，并显示响应结果。通过检查响应结果，可以验证通信的正确性。

响应示例：

-地址：0x0001

-值：[10,20,30,40,50,60,70,80,90,100]

2.2使用ModbusSlave进行测试

ModbusSlave是一个模拟Modbus从设备的工具，适用于ModbusRTU和ModbusTCP。以下是使用ModbusSlave进行气体处理系统Modbus通信测