Modbus Slave 使用教程：快速搭建模擬從站進行測試與開發

所需工具

• Modbus Slave 軟件： 本文以 Windows 環境下常用的 Modbus Slave 軟件 (由 modbusdriver.com 提供，有免費試用版) 為例進行演示。其他優秀工具包括：
  • qModMaster (開源, 跨平臺)
  • Simply Modbus Slave (免費軟件)
  • CAS Modbus Scanner (免費)
  • MThings (國產優秀工具)
  • 基于 Python 的 pymodbus 庫 (編程實現)
• Modbus Master 軟件/設備： 用于連接和測試你的 Slave，例如：
  • Modbus Poll (同廠)
  • qModMaster (也可作 Master)
  • 真實 PLC 或 HMI
  • 自己編寫的 Master 端程序
    軟件下載: https://pan.baidu.com/s/1KTsBqZd7nG3XAb_54I0f5Q 提取碼: 1111

步驟詳解：搭建 Modbus Slave

1. 安裝與啟動

• 從官方網站或可靠來源下載并安裝 Modbus Slave 軟件。
• 啟動軟件。Modbus Slave 界面包含菜單欄、工具欄、主顯示區域（寄存器/線圈值列表）、連接狀態欄等。

2. 配置從站連接 (Connection Setup)

連接

• 菜單操作： Connection -> Connect... (或工具欄上的連接圖標)。
  
• 關鍵配置項：
  • Connection Type (連接類型): 選擇 Modbus RTU over TCP/IP (常用，模擬串口轉以太網設備或直接 TCP 設備) 或 Modbus TCP/IP (純以太網)。Modbus RTU (真實串口) 或 Modbus ASCII 較少用于純軟件模擬。
  • Slave ID (從站地址): 設置你的模擬從站的邏輯地址 (1-247)。例如，設為 1。
  • TCP/IP Settings (TCP/IP 設置):
    • IP Address (IP 地址): 如果是 Modbus TCP/IP，通常選擇 0.0.0.0 (監聽本機所有網卡) 或 127.0.0.1 (僅限本機訪問)。如果是 Modbus RTU over TCP/IP (模擬串口服務器)，IP 也是本機地址。
    • Port (端口): Modbus TCP 標準端口是 502。保持默認或自定義一個端口 (確保防火墻允許)。
  • Serial Port Settings (串口設置 - 如果選 RTU/ASCII): 選擇虛擬串口對 (如 com2<->com3 需要配合虛擬串口軟件創建) 或真實串口 (需連接線纜)。
  • Timeouts (超時): 可保持默認。
• 確認： 點擊 OK 或 Connect。狀態欄應顯示 Connected 或類似信息，表示 Slave 已在指定端口上監聽。
  

3. 定義從站數據 (設置寄存器/線圈映射)

• Modbus Slave 的核心是模擬數據。你需要定義模擬從站擁有哪些寄存器和線圈。

• 菜單操作： Setup -> Slave Definition... (或功能鍵 F8)。

• 關鍵配置項：

  • Slave ID: 確認或修改當前配置連接的 Slave ID (需與步驟 2 一致)。
  • Function (功能碼區域): 軟件通常按功能碼區域組織數據：
    • 01 (Read Coils): 定義可讀寫的 線圈 (Coils) 狀態 (0/1)。設置 起始地址 (如 0) 和 數量 (如 10)。
    • 02 (Read Discrete Inputs): 定義只讀的 離散輸入 (Discrete Inputs) 狀態 (0/1)。設置起始地址和數量 (如 0, 10)。
    • 03 (Read Holding Registers): 定義可讀寫的 保持寄存器 (Holding Registers) (16-bit 整數)。設置起始地址 (如 0) 和數量 (如 10)。
    • 04 (Read Input Registers): 定義只讀的 輸入寄存器 (Input Registers) (16-bit 整數)。設置起始地址 (如 0) 和數量 (如 10)。 提示：Holding 和 Input 寄存器地址空間是獨立的，可以都從 0 開始。
  • 數據類型 :
    • Signed/Unsigned INT (16-bit)
    • Signed/Unsigned LONG (32-bit) (占用 2 個連續寄存器, 需注意字節序 ABCD 或 DCBA)
    • FLOAT (32-bit) (同樣占用 2 個連續寄存器, 需注意字節序 ABCD 或 DCBA)
    • String (ASCII 字符串，占用多個連續寄存器)

• 確認： 點擊 OK。主界面會顯示你定義的線圈和寄存器列表，通常地址、值、數據類型（如果指定）等列。

4. 設置初始值與變化模式 (可選但重要)

• 手動設置初始值：
  • 在寄存器/線圈列表的 Value 列中直接雙擊單元格輸入初始值。
  • 線圈：輸入 0 (OFF) 或 1 (ON)。
  • 寄存器：輸入十進制數值 (如 1234), 十六進制 (如 0x04D2)，或根據定義的數據類型輸入浮點數等。
• 自動變化 (Auto Increment / Random / Formula): 為了模擬動態數據：
  • 選中一個或多個寄存器/線圈。
  • 菜單操作： Setup -> Initialization 或右鍵菜單中找到類似選項。
  • 常用模式:
    • Manual: 手動修改。
    • Random: 在設定范圍內隨機變化。
    • Increment: 每次請求或按時間間隔遞增 (可設置步長、上限、下限)。
    • Decrement: 遞減。
    • Zero: 始終為 0。
    • Formula: 使用公式計算值 (高級功能)。
  • 設置變化參數 (變化速率、范圍等)。

5. 連接 Master 進行測試

• 啟動你的 Modbus Master 軟件 (如 Modbus Poll) 或設備/程序。
• 在 Master 軟件中配置連接：
  • Connection Type: 與 Slave 設置匹配 (Modbus TCP/IP 或 Modbus RTU over TCP/IP)。
  • IP Address: 填寫運行 Slave 軟件的電腦的 真實 IP 地址 (如果 Master 在另一臺機器) 或 127.0.0.1 (如果 Master 和 Slave 在同一臺機器)。
  • Port: 502 (或 Slave 設置的自定義端口)。
  • Slave ID: 設置為 Slave 中定義的 ID (如 1)。
• 在 Master 軟件中設置要讀取/寫入的 數據區域 (Function) 和 地址范圍 (Address)，確保覆蓋 Slave 定義的范圍 (如 Holding Registers 0-9)。
• 連接 Master。如果一切配置正確：
  • Master 應能成功連接到 Slave。
  • Master 的界面應顯示從 Slave 讀取到的初始值或動態變化的值。
  • 測試讀操作： 在 Master 上執行讀命令 (如 Read Holding Registers)，檢查返回的數據是否與 Slave 界面顯示一致。
  • 測試寫操作：
    • 在 Master 上嘗試寫入一個線圈 (Function 05 或 15) 或一個保持寄存器 (Function 06 或 16)。
    • 觀察 Slave 軟件界面上對應的線圈或寄存器的值 是否立即更新 為你寫入的值。這是驗證寫功能是否正常的關鍵！
    • 如果 Slave 設置了自動變化，觀察 Master 讀取到的值是否按預期變化。

高級功能與技巧

1. 多從站模擬： 大多數 Slave 軟件允許在同一軟件實例中創建和運行 多個 Slave ID。這對于測試網關或需要與多個設備通信的 Master 非常有用。在連接或定義設置中查找添加新 Slave 的選項。
2. 數據記錄 (Logging)：
   • Setup -> Communication -> Log (或類似路徑)。
   • 啟用日志記錄，選擇記錄內容 (發送/接收的原始報文、解析后的讀寫操作)。
   • 指定日志文件路徑。這對于 調試通信故障、分析協議交互 至關重要！
3. 響應延遲 (Delay)： 模擬真實設備的響應時間。在連接設置或 Slave 定義中查找 Response Delay 選項，設置毫秒級的延遲。
4. 錯誤注入 (Error Simulation)： 高級工具允許模擬從站返回錯誤響應碼 (Exception Codes)，測試 Master 的容錯處理能力。查找 Exceptions 或 Error Simulation 設置。
5. 導入/導出定義： 將精心配置好的 Slave 定義 (寄存器映射、初始值、變化規則) 保存為文件 (*.sdf 或其他格式)，方便下次快速加載或分享給團隊。
6. 視圖定制： 調整顯示的列、數據格式 (十進制/十六進制/浮點)、顏色等，提高可讀性。

常見問題與解決 (FAQ)

1. Master 連接不上 Slave：
   • 檢查 IP 和端口： 確保 Master 連接的 IP 是 Slave 所在機器的正確 IP (127.0.0.1 僅限本機)，端口號與 Slave 監聽端口一致 (502 或自定義)。
   • 檢查防火墻： 關閉 Windows 防火墻或添加允許 502 端口 (TCP) 的入站規則。
   • 檢查 Slave ID： Master 和 Slave 配置的 Slave ID 必須相同。
   • 檢查連接類型： Master 和 Slave 必須使用相同的連接類型 (TCP/IP, RTU over TCP)。
   • 看日志 啟用 Slave 的通信日志，看是否有連接請求進來，是否有錯誤信息。
2. Master 能連上但讀不到數據/數據全為零：
   • 檢查功能碼和地址： 確保 Master 請求的功能碼 (03 讀 Holding, 04 讀 Input) 和地址范圍 完全匹配 Slave 中定義的數據區域和起始地址。
   • 檢查 Slave 定義： 確認在 Slave 中正確定義了 Master 請求的寄存器/線圈區域，并且設置了非零的初始值或啟用了自動變化。
   • 看日志！ 查看 Slave 日志，確認它收到了讀請求，并且返回了預期的數據。檢查返回的數據是否正確。
3. Master 寫入后 Slave 值不更新：
   • 檢查功能碼： Master 寫線圈必須用 05 (寫單個) 或 15 (寫多個)，寫保持寄存器必須用 06 (寫單個) 或 16 (寫多個)。寫 Input 寄存器 (04) 是不允許的！
   • 檢查地址： Master 寫入的地址必須在 Slave 定義的對應可寫區域 (Coils 或 Holding Registers) 范圍內。
   • 看日志！ 查看 Slave 日志，確認它收到了寫請求，并且請求的地址和值是正確的。檢查 Slave 是否成功處理了寫請求。
4. 數據格式不對 (如浮點數顯示亂碼)：
   • 檢查字節序： 32-bit 數據 (LONG, FLOAT) 由兩個 16-bit 寄存器組成。Master 和 Slave 對這兩個寄存器的 順序 (Byte Order / Word Order) 定義必須一致！常見的有 ABCD (Big-Endian), BADC (Big-Endian Byte Swap), CDAB (Little-Endian Byte Swap), DCBA (Little-Endian)。在 Master 和 Slave 中調整字節序設置直到匹配。