Python Pymodbus库使用教程：Modbus RTU读保持寄存器和输入寄存器

文档：

https://pymodbus.readthedocs.io/en/latest/

源码：

https://github.com/riptideio/pymodbus/

文章目录

Python PyModbus库使用教程：以Modbus RTU为例

介绍

Modbus是一种工业领域广泛使用的通信协议，而PyModbus是一个在Python中实现Modbus通信的库。它支持多种Modbus模式，包括RTU（通过串行线路），ASCII和TCP/IP。本教程将重点介绍如何使用PyModbus库进行Modbus RTU通信。

安装PyModbus

在开始编写代码之前，需要确保已经安装了PyModbus库。可以使用pip命令轻松地安装：

pip install pymodbus

配置串行连接

导入必要的模块

首先，需要从pymodbus库中导入必要的模块：

from pymodbus.client.sync import ModbusSerialClient as ModbusClient

不知道是不是改版了，我用上面导入报错，用下面的可以：

from pymodbus.client import ModbusSerialClient as ModbusClient

创建Modbus客户端实例

接下来，创建一个ModbusClient实例，用于建立与Modbus设备的RTU通信：

client = ModbusClient(method='rtu', port='/dev/ttyUSB0', baudrate=9600)

在这里，method参数设置为'rtu'以指定通信协议，port参数根据实际连接的串行端口进行设置（例如Linux系统中可能是'/dev/ttyUSB0'，Windows中可能是'COM3'），baudrate参数设置传输速率，这些参数应与设备文档或配置相匹配。

建立连接

连接到Modbus设备

在配置好客户端实例后，尝试连接到Modbus设备：

if client.connect():
    print("Modbus RTU Client Connected")
else:
    print("Failed to connect to Modbus RTU Client")

读取数据

读取寄存器

Modbus协议定义了几种类型的寄存器，最常见的是保持寄存器和输入寄存器。以下示例展示了如何读取保持寄存器：

response = client.read_holding_registers(address=1, count=10, unit=1)
if not response.isError():
    print("Register Values: ", response.registers)
else:
    print("Failed to read registers")

在这个例子中，read_holding_registers方法用于读取地址为1的起始位置、数量为10的连续寄存器。unit参数表示从哪个单元（即设备ID）读取数据。

注意：pymodbus某个版本已将unit字段改为slave。使用时即使写错也不会报错，注意查看你的pymodbus文档。

关于读取其他寄存器以及查找pymodbus函数源码

首先应该先通过厂商文档，看传感器要求用什么功能码去读取寄存器数据，拿到功能码后，转换成响应的函数，比如0x03是“输入寄存器（Input Register）”，0x04是“保持寄存器（Holding Register）”，这在这里可以查到。

然后可以到python modbus库中搜源码，我用的虚拟环境，直接在ide里还链接不过去，所以我用fileLocator pro工具直接搜源码，搜到这两个玩意：

接下来就能知道函数该怎么调用了。

写入数据

写入单个寄存器

要向设备的单个寄存器写入数据，可以使用以下代码：

write_response = client.write_register(address=1, value=25, unit=1)
if not write_response.isError():
    print("Written successfully")
else:
    print("Failed to write register")

这里使用了write_register方法，它接受地址、要写入的值以及目标设备的单元ID。

写入多个寄存器

如果要写入多个寄存器，可以使用write_registers方法：

values = [20, 40, 60, 80, 100]
write_response = client.write_registers(address=1, values=values, unit=1)
if not write_response.isError():
    print("Multiple registers written successfully")
else:
    print("Failed to write multiple registers")

这里values列表包含了要写入寄存器的值序列。

处理异常

处理Modbus通信过程中可能出现的异常非常重要，可以使用try-except语句捕获这些异常：

from pymodbus.exceptions import ModbusException

try:
    # 尝试执行Modbus操作
    response = client.read_holding_registers(address=1, count=10, unit=1)
except ModbusException as ex:
    print("An error occurred:", str(ex))

断开连接

在完成所有Modbus通信后，应该关闭与设备的连接：

client.close()
print("Modbus RTU Client Connection Closed")

调用close()方法将关闭串行端口，并释放相关资源。

高级主题

异步客户端（使用Twisted或Asyncio框架）

除了同步客户端，PyModbus还提供了异步客户端选项，可以使用Twisted或Asyncio框架。异步客户端允许程序在等待响应时执行其他任务，对于需要同时处理多个Modbus请求的应用非常有用。

自定义消息

有时候，标准的Modbus函数不足以满足特定的需求。PyModbus允许创建自定义消息和事务处理器，使得可以扩展协议以适应特殊用例。

日志记录

调试和监控Modbus通信过程中，日志记录功能至关重要。PyModbus提供了详细的日志记录机制，可以帮助分析问题所在。

实例

1. 使用RS485 modbus协议读取温度湿度传感器数据

# 请先安装 pymodbus 和 pyserial
# pip install pymodbus
# pip install pyserial


# from pymodbus.client.sync import ModbusSerialClient as ModbusClient   # 报错，说找不到 sync
from pymodbus.client import ModbusSerialClient as ModbusClient
from pymodbus.exceptions import ModbusException, ConnectionException
import logging

# 配置日志记录
logging.basicConfig()
log = logging.getLogger()
log.setLevel(logging.DEBUG)

# 初始化Modbus串行客户端
# client = ModbusClient(method='rtu', port='/dev/ttyUSB0', baudrate=9600, timeout=3)    # [Errno 2] could not open port /dev/ttyUSB0: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/ttyUSB0'
# client = ModbusClient(method='rtu', port='/dev/ttyTHS1', baudrate=9600, timeout=3)
# ttyTHS4 ttyS0 ttyS1 ttyS2 ttyS4
# client = ModbusClient(method='rtu', port='/dev/ttyTHS1', baudrate=9600, timeout=3)
# client = ModbusClient(method='rtu', port='/dev/ttyTHS0', baudrate=9600, timeout=3, stopbits=1, bytesize=8, parity='N')
client = ModbusClient(port='/dev/ttyTHS0', baudrate=9600, timeout=3,
                      stopbits=1, bytesize=8, parity='N')    # 看文档，method='rtu'貌似没用


def read_temperature_and_humidity(client):
    try:
        # 读取寄存器地址0和1上的4个字节（两个寄存器）
        # result = client.read_input_registers(address=0, count=3, unit=1)  # 这个错了，这是读取输入寄存器的）0x04
        # result = client.read_holding_registers(address=0, count=3, unit=1)  # 这个才是读取输入寄存器的0x03  # unit参数错了，当前pymodbus版本没有这个参数，搞乌龙了，要不是用filelocator搜索函数用法，还真不知道- -
        result = client.read_holding_registers(
            address=0, count=2, slave=1)  # 读取输入寄存器的0x03 # 读两个寄存器就ok，卖家说第三个寄存器是预留的，不用读

        if result.isError():
            # 处理错误
            print("读取错误:", result)
            return None, None

        # 将读取到的结果转换为温度和湿度
        registers = result.registers
        temperature_reg = registers[0]
        humidity_reg = registers[1]

        # 检查是否有探头错误
        if temperature_reg == 0x8000 or humidity_reg == 0x8000:
            print("探头错误")
            return None, None

        # 计算实际的温度和湿度值
        temperature = temperature_reg * 0.1
        humidity = humidity_reg * 0.1

        # 格式化温度和湿度值，保留一位小数
        temperature = round(temperature, 1)
        humidity = round(humidity, 1)

        return temperature, humidity

    except ModbusException as e:
        print("Modbus异常:", e)
        return None, None
    except Exception as e:
        # 捕获除ModbusException之外的所有异常
        print(f"An error occurred: {e}")
        return None, None


def main():
    try:
        if client.connect():  # 尝试连接到Modbus服务器/设备
            temperature, humidity = read_temperature_and_humidity(client)
            if temperature is not None and humidity is not None:
                print(f"温度: {temperature}°C, 湿度: {humidity}%RH")
            client.close()  # 关闭连接
        else:
            print("无法连接到Modbus设备")
    except ConnectionException as e:
        print("连接异常:", e)


if __name__ == "__main__":
    main()

运行结果：

作者：Dontla