python基于ModBusTCP服务端的业务实现特定的client

2023-12-12 04:20

本文主要是介绍python基于ModBusTCP服务端的业务实现特定的client,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

python实现ModBusTCP协议的client是一件简单的事情,只要通过pymodbus、pyModbusTCP等模块都可以实现,本文采用pymodbus。但要基于ModBusTCP服务端的业务实现特定的client,那得看看服务端是否复杂。前面系列文章,我们学习了对服务端的简单交互,便是得力于服务端简单的业务流程,本文将实现有点复杂的业务流程。

一、业务描述

我们将使用python脚本来实现一个ModBusTCP client,他能够触发设备进行拍照,然后读取拍照情况。

1、ModBusTCP服务端交互流程

大概类似如下交互时序,其中PLC将用我们的脚本代替。

2、控制

根据上述业务,服务器需要有寄存器存储客户端写入的控制位,存储顺序如下。

3、状态

根据上述业务,服务器需要有寄存器存储状态位,让客户端来读取,存储顺序如下。

4、结果

根据上述业务,服务器需要有寄存器存储结果,让客户端来读取,存储顺序如下。

5、 地址空间

(1)控制

类型:HoldingRegisters、Coils

起始地址与寄存器数量:自定义

(2)状态

类型:HoldingRegisters、DiscreteInputs、InputRegisters

起始地址与寄存器数量:自定义

(3)结果

类型:HoldingRegisters、InputRegisters

起始地址与寄存器数量:自定义

二、程序整体设计

class myModBusTCPclient(object):def __init__(self, obj):self.obj = obj# 状态读取后转成二进制,分别对应TriggerReady等状态def custom_binary(self, num, length=16, ByteSwap=0):# 将整数转换为二进制字符串binary_str = bin(num)[2:]# 计算需要补充的零的个数zeros_to_add = length - len(binary_str)# 构造符合规则的二进制字符串result_str = '0' * zeros_to_add + binary_str# 翻转二进制,如01转为10,方便后续取值result_str = result_str[::-1]if ByteSwap==0:return result_strelif ByteSwap==1:  # 需要字节交换时return result_str[8:] + result_str[:8]else:raise ValueError("ByteSwap 的值错误!")# 控制写之前先将TriggerEnable等二进制控制位转成数值def custom_num(self, binary, length=16, ByteSwap=0):assert len(binary) == length, "输入的二进制长度不正确!"binary = binary[::-1]  # 翻转二进制,如01转为10,方便后续取值if ByteSwap==0:return int(binary, 2)elif ByteSwap==1:  # 需要字节交换时return int(binary[8:] + binary[:8], 2)else:raise ValueError("ByteSwap 的值错误!")def ctrl(self, addrtype="HoldingRegisters", ByteSwap=0, binary="0000000000000000", address=0, slave=1):if addrtype=="HoldingRegisters":value = self.custom_num(binary[0:16], ByteSwap=ByteSwap)self.obj.write_registers(address, value, slave=slave)elif addrtype=="Coils":...else:raise ValueError("ctrl_addrtype的值错误!")def status(self, addrtype="HoldingRegisters", ByteSwap=0, reg_addr=2, reg_nb=2, slave=1):if addrtype=="HoldingRegisters":value = self.obj.read_holding_registers(reg_addr, reg_nb, slave=slave)value_list = [value.registers[i] for i in range(reg_nb)]  # 整型列表print("status HoldingRegisters:", value_list)print([self.custom_binary(i, ByteSwap=ByteSwap) for i in value_list])return [self.custom_binary(i, ByteSwap=ByteSwap) for i in value_list]elif addrtype=="InputRegisters":...elif addrtype=="DiscreteInputs":...else:raise ValueError("status_addrtype的值错误!")def plc_out(self, addrtype="HoldingRegisters", ByteSwap=0):if addrtype=="HoldingRegisters":...elif addrtype=="InputRegisters":...else:raise ValueError("plc_out_addrtype的值错误!")if __name__ == "__main__":# Modbus TCP服务器的IP地址和端口号server_ip = "192.168.1.196"port = 502station = 1# 创建Modbus TCP客户端MDclient = ModbusTcpClient(server_ip, port)if MDclient.connect():myclient = myModBusTCPclient(MDclient)myclient.ctrl(ByteSwap=1, binary="1100000000000000")time.sleep(1)myclient.status(ByteSwap=1)

1、程序结构

上述代码定义了一个名为 myModBusTCPclient 的类,用于与 Modbus TCP 服务器进行通信。下面是对程序结构的分析:

构造函数 __init__

接收一个参数 obj,表示 Modbus TCP 客户端对象。将这个对象存储在实例变量 self.obj 中。

custom_binary 方法:

将给定的整数 num 转换为指定长度 length 的二进制字符串。可选参数 ByteSwap 用于指定是否进行字节交换。如果 ByteSwap 为 1,则进行字节交换,否则不进行。返回构造好的二进制字符串。

custom_num 方法:

接收一个二进制字符串 binary,根据给定的长度 length 和是否进行字节交换 ByteSwap 将其转换为整数。返回转换得到的整数。

ctrl 方法:

根据给定的地址类型 addrtype(默认是 "HoldingRegisters")、是否进行字节交换 ByteSwap、二进制字符串 binary、Modbus 地址 address 和从站号 slave,向 Modbus 服务器写入数据。如果地址类型是 "HoldingRegisters",则使用 write_registers 方法写入寄存器。

status 方法:

根据给定的地址类型 addrtype、是否进行字节交换 ByteSwap、寄存器地址 reg_addr、寄存器数量 reg_nb 和从站号 slave,从 Modbus 服务器读取数据。如果地址类型是 "HoldingRegisters",则使用 read_holding_registers 方法读取寄存器。

plc_out 方法:

根据给定的地址类型 addrtype 和是否进行字节交换 ByteSwap,执行一些 Modbus 操作。具体操作需要根据地址类型的不同进行扩展。

if __name__ == "__main__": 部分:

在脚本独立运行时进行的操作。创建了一个 Modbus TCP 客户端对象 MDclient。通过 myModBusTCPclient 类创建了一个自定义的客户端对象 myclient。调用了 ctrl 方法,向 Modbus 服务器写入数据。等待了一秒钟。调用了 status 方法,从 Modbus 服务器读取数据。

2、不同地址空间的请求

在ModbusTCP中,对于不同的寄存器,请求方式是不一样的,因此需要根据服务端的设置相应更改。

为了满足业务,需要对原有的pymodbus进行封装改造。

为了满足大端序和小端序,需要加入字节交换的操作。

三、程序实现

import json
import time
import socket
from pymodbus.client import ModbusTcpClientclass myModBusTCPclient(object):def __init__(self, obj):self.obj = obj# 状态读取后转成二进制,分别对应TriggerReady等状态def custom_binary(self, num, length=16, ByteSwap=0):# 将整数转换为二进制字符串binary_str = bin(num)[2:]# 计算需要补充的零的个数zeros_to_add = length - len(binary_str)# 构造符合规则的二进制字符串result_str = '0' * zeros_to_add + binary_str# 根据业务逻辑需要,翻转二进制,如01转为10,方便后续取值result_str = result_str[::-1]if ByteSwap==0:return result_strelif ByteSwap==1:  # 需要字节交换时return result_str[8:] + result_str[:8]else:raise ValueError("ByteSwap 的值错误!")# 控制写之前先将TriggerEnable等二进制控制位转成数值def custom_num(self, binary, length=16, ByteSwap=0):assert len(binary) == length, "输入的二进制长度不正确!"binary = binary[::-1]  # 根据业务逻辑需要,翻转二进制,如01转为10,方便后续取值if ByteSwap==0:return int(binary, 2)elif ByteSwap==1:  # 需要字节交换时return int(binary[8:] + binary[:8], 2)else:raise ValueError("ByteSwap 的值错误!")def result_ByteSwap(self, num, length=16, ByteSwap=0):# 将整数转换为二进制字符串binary_str = bin(num)[2:]# 计算需要补充的零的个数zeros_to_add = length - len(binary_str)# 构造符合规则的二进制字符串result_str = '0' * zeros_to_add + binary_strif ByteSwap == 1:return result_strelif ByteSwap == 0:  # 需要字节交换时return result_str[8:] + result_str[:8]else:raise ValueError("ByteSwap 的值错误!")def ctrl(self, addrtype="HoldingRegisters", ByteSwap=0, binary="0000000000000000", address=0, slave=1):if addrtype=="HoldingRegisters":value = self.custom_num(binary[0:16], ByteSwap=ByteSwap)self.obj.write_registers(address, value, slave=slave)elif addrtype=="Coils":values = []for i in binary:if i == "0":values.append(False)elif i == "1":values.append(True)print(values)# 线圈不存在字节交换# value = self.custom_num(binary[0:16], ByteSwap=0)# print("------------------------------values :", [i for i in bin(value)[2:]])# self.obj.write_coils(address=address, values=[i for i in bin(value)[2:]], slave=slave)self.obj.write_coils(address=address, values=values, slave=slave)else:raise ValueError("ctrl_addrtype的值错误!")def status(self, addrtype="HoldingRegisters", ByteSwap=0, reg_addr=2, reg_nb=2, slave=1):if addrtype=="HoldingRegisters":value = self.obj.read_holding_registers(reg_addr, reg_nb, slave=slave)value_list = [value.registers[i] for i in range(reg_nb)]  # 整型列表print("status HoldingRegisters:", value_list)print([self.custom_binary(i, ByteSwap=ByteSwap) for i in value_list])return [self.custom_binary(i, ByteSwap=ByteSwap) for i in value_list]elif addrtype=="InputRegisters":value = self.obj.read_input_registers(address=reg_addr, count=reg_nb, slave=slave)value_list = [value.registers[i] for i in range(reg_nb)]  # 整型列表print("result InputRegisters:", value_list)print([self.custom_binary(i, ByteSwap=ByteSwap) for i in value_list])return [self.custom_binary(i, ByteSwap=ByteSwap) for i in value_list]elif addrtype=="DiscreteInputs":# 离散寄存器不存在字节交换value = self.obj.read_discrete_inputs(address=reg_addr, count=reg_nb, slave=slave)print([value.bits[i] for i in range(reg_nb)])result = ""for i in [value.bits[i] for i in range(reg_nb)]:if i == False:result += "0"elif i == True:result += "1"# [value.bits[i] for i in range(reg_nb)]return [result[i:i+16] for i in range(0, len(result), 16)]else:raise ValueError("status_addrtype的值错误!")def plc_out(self, addrtype="HoldingRegisters", ByteSwap=0, reg_addr=100, reg_nb=100, slave=1):if addrtype=="HoldingRegisters":value = self.obj.read_holding_registers(reg_addr, reg_nb, slave=slave)value_list = [value.registers[i] for i in range(reg_nb)]  # 整型列表print("result HoldingRegisters:", value_list)print([int(self.result_ByteSwap(i, ByteSwap=ByteSwap), 2) for i in value_list])return [int(self.result_ByteSwap(i, ByteSwap=ByteSwap), 2) for i in value_list]elif addrtype=="InputRegisters":value = self.obj.read_input_registers(reg_addr, reg_nb, slave=slave)value_list = [value.registers[i] for i in range(reg_nb)]  # 整型列表print("result InputRegisters:", value_list)print([int(self.result_ByteSwap(i, ByteSwap=ByteSwap), 2) for i in value_list])return [int(self.result_ByteSwap(i, ByteSwap=ByteSwap), 2) for i in value_list]else:raise ValueError("plc_out_addrtype的值错误!")def plc_out_only_result(self, addrtype="HoldingRegisters", ByteSwap=0, reg_addr=100, reg_nb=100, slave=1):result_list = self.plc_out(addrtype=addrtype, ByteSwap=ByteSwap, reg_addr=reg_addr, reg_nb=reg_nb, slave=slave)[5:]result_list_have = [i for i in result_list if i != 0]result_binary = ""result = ""for num in result_list_have:# 将整数转换为二进制字符串binary_str = bin(num)[2:]# 计算需要补充的零的个数zeros_to_add = 16 - len(binary_str)# 构造符合规则的二进制字符串result_str = '0' * zeros_to_add + binary_strresult_binary += result_strfor binary in [result_binary[i:i+8] for i in range(0, len(result_binary), 8)]:  # 以长度8进行分割if binary != "00000000":result += chr(int(binary, 2))return resultif __name__ == "__main__":# Modbus TCP服务器的IP地址和端口号server_ip = "192.168.1.196"port = 502station = 1# 创建Modbus TCP客户端MDclient = ModbusTcpClient(server_ip, port)if MDclient.connect():ByteSwap = 0ctrl_addrtype = "Coils"  # HoldingRegisters、Coilsstatus_addrtype = "HoldingRegisters"  # HoldingRegisters、DiscreteInputs、InputRegistersresult_addrtype = "InputRegisters"  # HoldingRegisters、InputRegistersmyclient = myModBusTCPclient(MDclient)# 初始化控制位状态ctrl = "0000000000000000"myclient.ctrl(addrtype=ctrl_addrtype, ByteSwap=ByteSwap, binary="0000000000000000")# 使能TriggerEnable并常置为1TriggerEnable = "1"ctrl = TriggerEnable + ctrl[1:]while True:print("ctrl: ", ctrl)# 写入控制myclient.ctrl(addrtype=ctrl_addrtype, ByteSwap=ByteSwap, binary=ctrl, address=0)ResultACK = "0"ctrl = ctrl[:3] + ResultACK + ctrl[4:]# 查询状态status = myclient.status(addrtype=status_addrtype, ByteSwap=ByteSwap, reg_addr=2, reg_nb=2)[0]TriggerReady = status[0]print("------TriggerReady", TriggerReady)TriggerACK = status[1]ResultOKorNG = status[11]# print("---------------------------------ResultOKorNG:", ResultOKorNG)if TriggerReady == "1":Trigger = "1"ctrl = ctrl[:1] + TriggerEnable + ctrl[2:]print("-----------------ctrl")if TriggerACK == "1":Trigger = "0"ctrl = ctrl[:1] + Trigger + ctrl[2:]if ResultOKorNG == "1":# print("---------------------------------------")ResultACK = "1"ctrl = ctrl[:3] + ResultACK + ctrl[4:]# myclient.plc_out(ByteSwap=1)result = myclient.plc_out_only_result(addrtype=result_addrtype, ByteSwap=ByteSwap)print(result)

这篇关于python基于ModBusTCP服务端的业务实现特定的client的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/483214

相关文章

mybatis执行insert返回id实现详解

《mybatis执行insert返回id实现详解》MyBatis插入操作默认返回受影响行数,需通过useGeneratedKeys+keyProperty或selectKey获取主键ID,确保主键为自... 目录 两种方式获取自增 ID:1. ​​useGeneratedKeys+keyProperty(推

Spring Boot集成Druid实现数据源管理与监控的详细步骤

《SpringBoot集成Druid实现数据源管理与监控的详细步骤》本文介绍如何在SpringBoot项目中集成Druid数据库连接池,包括环境搭建、Maven依赖配置、SpringBoot配置文件... 目录1. 引言1.1 环境准备1.2 Druid介绍2. 配置Druid连接池3. 查看Druid监控

Python通用唯一标识符模块uuid使用案例详解

《Python通用唯一标识符模块uuid使用案例详解》Pythonuuid模块用于生成128位全局唯一标识符,支持UUID1-5版本,适用于分布式系统、数据库主键等场景,需注意隐私、碰撞概率及存储优... 目录简介核心功能1. UUID版本2. UUID属性3. 命名空间使用场景1. 生成唯一标识符2. 数

Linux在线解压jar包的实现方式

《Linux在线解压jar包的实现方式》:本文主要介绍Linux在线解压jar包的实现方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录linux在线解压jar包解压 jar包的步骤总结Linux在线解压jar包在 Centos 中解压 jar 包可以使用 u

Python办公自动化实战之打造智能邮件发送工具

《Python办公自动化实战之打造智能邮件发送工具》在数字化办公场景中,邮件自动化是提升工作效率的关键技能,本文将演示如何使用Python的smtplib和email库构建一个支持图文混排,多附件,多... 目录前言一、基础配置:搭建邮件发送框架1.1 邮箱服务准备1.2 核心库导入1.3 基础发送函数二、

c++ 类成员变量默认初始值的实现

《c++类成员变量默认初始值的实现》本文主要介绍了c++类成员变量默认初始值,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧... 目录C++类成员变量初始化c++类的变量的初始化在C++中,如果使用类成员变量时未给定其初始值,那么它将被

Python包管理工具pip的升级指南

《Python包管理工具pip的升级指南》本文全面探讨Python包管理工具pip的升级策略,从基础升级方法到高级技巧,涵盖不同操作系统环境下的最佳实践,我们将深入分析pip的工作原理,介绍多种升级方... 目录1. 背景介绍1.1 目的和范围1.2 预期读者1.3 文档结构概述1.4 术语表1.4.1 核

Qt使用QSqlDatabase连接MySQL实现增删改查功能

《Qt使用QSqlDatabase连接MySQL实现增删改查功能》这篇文章主要为大家详细介绍了Qt如何使用QSqlDatabase连接MySQL实现增删改查功能,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴... 目录一、创建数据表二、连接mysql数据库三、封装成一个完整的轻量级 ORM 风格类3.1 表结构

基于Python实现一个图片拆分工具

《基于Python实现一个图片拆分工具》这篇文章主要为大家详细介绍了如何基于Python实现一个图片拆分工具,可以根据需要的行数和列数进行拆分,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 简单介绍先自己选择输入的图片,默认是输出到项目文件夹中,可以自己选择其他的文件夹,选择需要拆分的行数和列数,可以通过

Python中反转字符串的常见方法小结

《Python中反转字符串的常见方法小结》在Python中,字符串对象没有内置的反转方法,然而,在实际开发中,我们经常会遇到需要反转字符串的场景,比如处理回文字符串、文本加密等,因此,掌握如何在Pyt... 目录python中反转字符串的方法技术背景实现步骤1. 使用切片2. 使用 reversed() 函