Python实现Modbus TCP客户端：基于modbus_tk库的配置与调试指南

Modbus协议背景与仿真工具介绍

前言

Modbus协议由Modicon公司（现隶属于施耐德电气Schneider Electric）开发，主要运行于物理串口及以太网TCP/IP层之上。目前，它已成为工业领域通信协议的行业标准，广泛应用于各类工业电子设备之间的互联与数据交换。

Modbus Poll和Modbus Slave是两款广受好评的Modbus设备仿真软件，支持Modbus RTU/ASCII以及Modbus TCP/IP协议。它们常用于测试和调试Modbus设备，帮助开发者观察通信过程中的各类报文细节。

在支持Modbus RTU/ASCII协议时，ModbusPoll充当主站设备，而ModbusSlave作为从站设备，从站接收主站命令并返回数据。若用于支持Modbus TCP/IP协议，则ModbusSlave作为服务器，ModbusPoll作为客户端，服务器接收客户端指令并返回数据。客户端需配置远程服务器的IP地址和端口号以建立连接。

Python实现Modbus TCP客户端

本文重点介绍如何利用Python实现Modbus TCP客户端功能，并配合ModbusSlave模拟服务器环境，以进行互联调试。

关键参数配置说明

Python中提供了支持Modbus协议的第三方库——modbus_tk，其下载地址为：https://pypi.org/project/modbus_tk/。使用时需先导入modbus_tk库，随后按照Modbus协议规范配置相关参数。实现客户端功能时，需配置以下关键参数：

slave：指定Modbus从站的ID地址。

function_code：指定寄存器的功能码，主要寄存器功能码如下所示：

starting_address：寄存器起始地址，编号从0开始。

quantity_of_x：指定连续寄存器的数量。

output_value：执行写命令时写入的数值。

Scan Rate：数据读取周期，在程序中体现为执行execute()方法的频率。

以下示例代码实现了通过01和03两条命令读取服务器数据，具体实现如下所示：

import modbus_tk.modbus_tcp as mt
import modbus_tk.defines as md
# 远程连接到服务器端
master = mt.TcpMaster("192.168.1.10", 502)
master.set_timeout(5.0)
# @slave=1 : identifier of the slave. from 1 to 247. 0为广播所有的slave
# @function_code=READ_HOLDING_REGISTERS：功能码
# @starting_address=1：开始地址
# @quantity_of_x=3：寄存器/线圈的数量
# @output_value：一个整数或可迭代的值：1/[1,1,1,0,0,1]/xrange(12)
# @data_format
# @expected_length
Hold_value = master.execute(slave=1, function_code=md.READ_HOLDING_REGISTERS, starting_address=1, quantity_of_x=3, output_value=5)
Hold_value = master.execute(slave=1, function_code=md.READ_HOLDING_REGISTERS, starting_address=1, quantity_of_x=3, output_value=5)
Coils_value = master.execute(slave=1, function_code=md.READ_COILS, starting_address=1, quantity_of_x=3, output_value=5)
print(Hold_value) # 取到的寄存器的值格式为元组(55, 12, 44)
print(Hold_value) # 取到的寄存器的值格式为元组(1, 1, 1)

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