Modbus Slave 使用教程：快速搭建模拟从站进行测试与开发

Modbus Slave 使用教程：快速搭建模拟从站进行测试与开发

所需工具

• Modbus Slave 软件： 本文以 Windows 环境下常用的 Modbus Slave 软件 (由 modbusdriver.com 提供，有免费试用版) 为例进行演示。其他优秀工具包括：
  • qModMaster (开源, 跨平台)
  • Simply Modbus Slave (免费软件)
  • CAS Modbus Scanner (免费)
  • MThings (国产优秀工具)
  • 基于 Python 的 pymodbus 库 (编程实现)
• Modbus Master 软件/设备： 用于连接和测试你的 Slave，例如：
  • Modbus Poll (同厂)
  • qModMaster (也可作 Master)
  • 真实 PLC 或 HMI
  • 自己编写的 Master 端程序
    软件下载: https://pan.baidu.com/s/1KTsBqZd7nG3XAb_54I0f5Q 提取码: 1111

步骤详解：搭建 Modbus Slave

1. 安装与启动

• 从官方网站或可靠来源下载并安装 Modbus Slave 软件。
• 启动软件。Modbus Slave 界面包含菜单栏、工具栏、主显示区域（寄存器/线圈值列表）、连接状态栏等。

2. 配置从站连接 (Connection Setup)

连接

• 菜单操作： Connection -> Connect... (或工具栏上的连接图标)。
  
• 关键配置项：
  • Connection Type (连接类型): 选择 Modbus RTU over TCP/IP (常用，模拟串口转以太网设备或直接 TCP 设备) 或 Modbus TCP/IP (纯以太网)。Modbus RTU (真实串口) 或 Modbus ASCII 较少用于纯软件模拟。
  • Slave ID (从站地址): 设置你的模拟从站的逻辑地址 (1-247)。例如，设为 1。
  • TCP/IP Settings (TCP/IP 设置):
    • IP Address (IP 地址): 如果是 Modbus TCP/IP，通常选择 0.0.0.0 (监听本机所有网卡) 或 127.0.0.1 (仅限本机访问)。如果是 Modbus RTU over TCP/IP (模拟串口服务器)，IP 也是本机地址。
    • Port (端口): Modbus TCP 标准端口是 502。保持默认或自定义一个端口 (确保防火墙允许)。
  • Serial Port Settings (串口设置 - 如果选 RTU/ASCII): 选择虚拟串口对 (如 com2<->com3 需要配合虚拟串口软件创建) 或真实串口 (需连接线缆)。
  • Timeouts (超时): 可保持默认。
• 确认： 点击 OK 或 Connect。状态栏应显示 Connected 或类似信息，表示 Slave 已在指定端口上监听。
  

3. 定义从站数据 (设置寄存器/线圈映射)

• Modbus Slave 的核心是模拟数据。你需要定义模拟从站拥有哪些寄存器和线圈。

• 菜单操作： Setup -> Slave Definition... (或功能键 F8)。

• 关键配置项：

  • Slave ID: 确认或修改当前配置连接的 Slave ID (需与步骤 2 一致)。
  • Function (功能码区域): 软件通常按功能码区域组织数据：
    • 01 (Read Coils): 定义可读写的 线圈 (Coils) 状态 (0/1)。设置 起始地址 (如 0) 和 数量 (如 10)。
    • 02 (Read Discrete Inputs): 定义只读的 离散输入 (Discrete Inputs) 状态 (0/1)。设置起始地址和数量 (如 0, 10)。
    • 03 (Read Holding Registers): 定义可读写的 保持寄存器 (Holding Registers) (16-bit 整数)。设置起始地址 (如 0) 和数量 (如 10)。
    • 04 (Read Input Registers): 定义只读的 输入寄存器 (Input Registers) (16-bit 整数)。设置起始地址 (如 0) 和数量 (如 10)。 提示：Holding 和 Input 寄存器地址空间是独立的，可以都从 0 开始。
  • 数据类型 :
    • Signed/Unsigned INT (16-bit)
    • Signed/Unsigned LONG (32-bit) (占用 2 个连续寄存器, 需注意字节序 ABCD 或 DCBA)
    • FLOAT (32-bit) (同样占用 2 个连续寄存器, 需注意字节序 ABCD 或 DCBA)
    • String (ASCII 字符串，占用多个连续寄存器)

• 确认： 点击 OK。主界面会显示你定义的线圈和寄存器列表，通常地址、值、数据类型（如果指定）等列。

4. 设置初始值与变化模式 (可选但重要)

• 手动设置初始值：
  • 在寄存器/线圈列表的 Value 列中直接双击单元格输入初始值。
  • 线圈：输入 0 (OFF) 或 1 (ON)。
  • 寄存器：输入十进制数值 (如 1234), 十六进制 (如 0x04D2)，或根据定义的数据类型输入浮点数等。
• 自动变化 (Auto Increment / Random / Formula): 为了模拟动态数据：
  • 选中一个或多个寄存器/线圈。
  • 菜单操作： Setup -> Initialization 或右键菜单中找到类似选项。
  • 常用模式:
    • Manual: 手动修改。
    • Random: 在设定范围内随机变化。
    • Increment: 每次请求或按时间间隔递增 (可设置步长、上限、下限)。
    • Decrement: 递减。
    • Zero: 始终为 0。
    • Formula: 使用公式计算值 (高级功能)。
  • 设置变化参数 (变化速率、范围等)。

5. 连接 Master 进行测试

• 启动你的 Modbus Master 软件 (如 Modbus Poll) 或设备/程序。
• 在 Master 软件中配置连接：
  • Connection Type: 与 Slave 设置匹配 (Modbus TCP/IP 或 Modbus RTU over TCP/IP)。
  • IP Address: 填写运行 Slave 软件的电脑的 真实 IP 地址 (如果 Master 在另一台机器) 或 127.0.0.1 (如果 Master 和 Slave 在同一台机器)。
  • Port: 502 (或 Slave 设置的自定义端口)。
  • Slave ID: 设置为 Slave 中定义的 ID (如 1)。
• 在 Master 软件中设置要读取/写入的 数据区域 (Function) 和 地址范围 (Address)，确保覆盖 Slave 定义的范围 (如 Holding Registers 0-9)。
• 连接 Master。如果一切配置正确：
  • Master 应能成功连接到 Slave。
  • Master 的界面应显示从 Slave 读取到的初始值或动态变化的值。
  • 测试读操作： 在 Master 上执行读命令 (如 Read Holding Registers)，检查返回的数据是否与 Slave 界面显示一致。
  • 测试写操作：
    • 在 Master 上尝试写入一个线圈 (Function 05 或 15) 或一个保持寄存器 (Function 06 或 16)。
    • 观察 Slave 软件界面上对应的线圈或寄存器的值 是否立即更新 为你写入的值。这是验证写功能是否正常的关键！
    • 如果 Slave 设置了自动变化，观察 Master 读取到的值是否按预期变化。

高级功能与技巧

1. 多从站模拟： 大多数 Slave 软件允许在同一软件实例中创建和运行 多个 Slave ID。这对于测试网关或需要与多个设备通信的 Master 非常有用。在连接或定义设置中查找添加新 Slave 的选项。
2. 数据记录 (Logging)：
   • Setup -> Communication -> Log (或类似路径)。
   • 启用日志记录，选择记录内容 (发送/接收的原始报文、解析后的读写操作)。
   • 指定日志文件路径。这对于 调试通信故障、分析协议交互 至关重要！
3. 响应延迟 (Delay)： 模拟真实设备的响应时间。在连接设置或 Slave 定义中查找 Response Delay 选项，设置毫秒级的延迟。
4. 错误注入 (Error Simulation)： 高级工具允许模拟从站返回错误响应码 (Exception Codes)，测试 Master 的容错处理能力。查找 Exceptions 或 Error Simulation 设置。
5. 导入/导出定义： 将精心配置好的 Slave 定义 (寄存器映射、初始值、变化规则) 保存为文件 (*.sdf 或其他格式)，方便下次快速加载或分享给团队。
6. 视图定制： 调整显示的列、数据格式 (十进制/十六进制/浮点)、颜色等，提高可读性。

常见问题与解决 (FAQ)

1. Master 连接不上 Slave：
   • 检查 IP 和端口： 确保 Master 连接的 IP 是 Slave 所在机器的正确 IP (127.0.0.1 仅限本机)，端口号与 Slave 监听端口一致 (502 或自定义)。
   • 检查防火墙： 关闭 Windows 防火墙或添加允许 502 端口 (TCP) 的入站规则。
   • 检查 Slave ID： Master 和 Slave 配置的 Slave ID 必须相同。
   • 检查连接类型： Master 和 Slave 必须使用相同的连接类型 (TCP/IP, RTU over TCP)。
   • 看日志 启用 Slave 的通信日志，看是否有连接请求进来，是否有错误信息。
2. Master 能连上但读不到数据/数据全为零：
   • 检查功能码和地址： 确保 Master 请求的功能码 (03 读 Holding, 04 读 Input) 和地址范围 完全匹配 Slave 中定义的数据区域和起始地址。
   • 检查 Slave 定义： 确认在 Slave 中正确定义了 Master 请求的寄存器/线圈区域，并且设置了非零的初始值或启用了自动变化。
   • 看日志！ 查看 Slave 日志，确认它收到了读请求，并且返回了预期的数据。检查返回的数据是否正确。
3. Master 写入后 Slave 值不更新：
   • 检查功能码： Master 写线圈必须用 05 (写单个) 或 15 (写多个)，写保持寄存器必须用 06 (写单个) 或 16 (写多个)。写 Input 寄存器 (04) 是不允许的！
   • 检查地址： Master 写入的地址必须在 Slave 定义的对应可写区域 (Coils 或 Holding Registers) 范围内。
   • 看日志！ 查看 Slave 日志，确认它收到了写请求，并且请求的地址和值是正确的。检查 Slave 是否成功处理了写请求。
4. 数据格式不对 (如浮点数显示乱码)：
   • 检查字节序： 32-bit 数据 (LONG, FLOAT) 由两个 16-bit 寄存器组成。Master 和 Slave 对这两个寄存器的 顺序 (Byte Order / Word Order) 定义必须一致！常见的有 ABCD (Big-Endian), BADC (Big-Endian Byte Swap), CDAB (Little-Endian Byte Swap), DCBA (Little-Endian)。在 Master 和 Slave 中调整字节序设置直到匹配。