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  2. Modbus调试工具

MThings是一款全新的标准化专业MODBUS调测工具，提供主从机一体化操作，可用于MODBUS协议接口的调试测试、Modbus设备运维。它主要解决如下问题：

模拟仿真上位机软件，支持MODBUS主机读写功能。
模拟仿真Modbus设备软件，支持Modbus从机被动读写功能。
支持多设备、多通道并发运行，无设备个数限制。
支持持久化数据配置、无菜单设计，操作友好。
支持MODBUS-RTU、MODBUS-ASCII、MODBUS-TCP。
支持串口、TCP客户端、TCP服务器（可接入多客户端）、UDP单播。
支持全链路报文监控、存储、分析。
支持丰富的链路丢包统计方法。
支持数据曲线录波，统计数据极值和均值，并可导出所有数据。
支持MODBUS数据配置模板导入导出。
支持多种变化数据模拟方法。
支持数据二次加工，界面呈现原始真实数据。
支持良好的非标协议适配。
性能优异，支持接入 > 500设备节点，超20K数据点。
永久免费，免安装，中文。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图1

2.数据

MODBUS协议是一份相对简单的总线协议，交互流程和报文约定在《Modbus Application Protocol V1_1b3》中可以得到明确的解答。这里对经常引起歧义的数据块和数据定义阐述个人理解。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图3

2.1  数据块

协议中定义4种数据块，基于数据类型可分为两类：BIT数据和寄存器数据，结合读写属性，数据块之间的关系如下图：

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图5

2.2  数据

数据是数据块中具体信息的详细定义，不同数据块中的数据定义是相互独立的。一条数据定义可以包含多个连续BIT/REG数据点。

描述数据的属性主要包括：

＠隶属数据块

＠数据名称

＠数据地址

＠数据量

＠数据类型（协议类型）

＠数据系数（浮点数据被整形传输时涉及）

＠字节序（寄存器数据涉及）

＠字序（寄存器数据量≥2Word涉及）

＠同一数据块中，不同的数据定义的数据地址+数据量不能出现重叠；

＠任何数据块的数据在从机侧都是可读可写的；

＠不同数据块中的数据在从机侧可以指向同一数据对象，其拥有两个不同数据块地址，区别在于通过这种差异开放不同的读写权限;

＠REG数据的数据量最小为1，最大值不得超过上限（输入寄存器：125，保持寄存器123）；

＠BIT数据的数据量固定为1，代表占用1Bit，同时数据系数属性失效；

2.3数据块与数据的关系

＠同一数据块中，不同的数据定义的数据地址+数据量不能出现重叠；

＠任何数据块的数据在从机侧都是可读可写的；

＠不同数据块中的数据在从机侧可以指向同一数据对象，其拥有两个不同数据块地址，区别在于通过这种差异开放不同的读写权限;

＠REG数据的数据量最小为1，最大值不得超过上限（输入寄存器：125，保持寄存器123）；

＠BIT数据的数据量固定为1，代表占用1Bit，同时数据系数属性失效；

2.4传输类型与呈现类型

协议数据定义方式主要基于传输设计，其与UI数据之间势必存在相互转换的问题，包括类型、长度、功能差异。

MThings提供友好的数据可视化方法，支持以实际业务格式展示报文数据。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图7

传输类型即MODBUS数据协议中定义的类型，通常以整形居多，但往往并非数据实际格式，使用者为了确认数据的正确性需要重新计算。不够直观的调试数据无疑严重影响调测效率和准确度。

MThings支持用户指定每项数据的传输类型和呈现类型，调试过程中，软件自动按配置转换，界面呈现的数据将是数据的真实内容。

例如，从机上报电压数据10.5V，寄存器传输过程中数据则为0X0069，MThings收到数据后，将整形数据乘以系数0.1，界面呈现还原之后的数据10.5V。

在录入数据配置时，MThings提供的参数包括传输类型、呈现类型、系数、单位四项配置，他们的含义分别是：

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图9

MThings支持多种协议传输类型和UI数据类型，对应关系如下：

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图11

3  功能介绍

3.1  界面分区

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图13
  • 1.主菜单：用于切换“主功能页面”。
  • 2.设备列表：辅助“主菜单”，用户通过单击设备名称，可切换当前激活设备，指定新的“主功能页面”所属设备。
  • 3.配置文件：用于新建、导入、另存为、保存配置文件。
  • 4.视图切换：用于控制显示或隐藏“设备列表”和“报文监控”窗口。
  • 5.报文监控：查阅和管理各链接的通信报文。
  • 6.主功能页面：对应“主菜单”，提供主功能操作界面。

3.2  新建工作配置文件

注：开始阶段如果没有加载其他配置文件，可跳过该步骤，程序退出前点击保存也可以创建配置文件。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图15

3.3  创建串口设备

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图17
  • 1.勾选新建设备所挂靠的串口（双击表头可全选）
  • 2.选择所创建的设备类型
  • 3.输入设备起始地址
  • 4.输入设备结束地址

注：起始地址 ≤ 结束地址，起始和结束地址相同代表添加一台设备，程序根据指定的起始到结束地址，自动为区间内每个地址创建一个设备。

  • 5.点击“配置”，确认或修改串口参数
  • 6.查看或修改串口参数
  • 7.点击后程序开始添加设备
  • 8.设备添加成功后，可在此处查看到该设备。

注：设备名称默认格式：[M/S]端口名称-地址，用户可双击设备名称单元格自行修改，但是需要保证新名称不与其它设备名称冲突，否则名称修改失败。

注：同一路端口/链接中，不允许添加不同设备类型设备。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图19

3.4  创建网络设备

  • 1.切换端口类型至“网络”
  • 2.点击“新建”按钮，新增一路网络配置
  • 3.确认或修改网络配置后点击“确认”，网络端口表格中对应新增一路链接
  • 4.勾选新建设备所挂靠的网络链接
  • 5.选择所创建的设备类型
  • 6.输入设备起始地址和结束地址
  • 7.点击开始添加设备
  • 8.设备添加成功后，可在此处查看到该设备。
MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图21

3.5 编辑设备数据配置

  • 1.点击主菜单中的“数据”，切换到设备数据操作界面
  • 2.点击需要数据配置的设备
  • 3.点击“配置数据”按钮使得当前设备进入数据配置态
  • 4.点击“新增数据”按钮新建一条数据配置项，数据表格中同步增加一条默认配置
  • 5.修改数据配置项中各项参数

注：修改过程中程序会自动关联参数变更，请仔细确认各项参数是否正确。

  • 6.点击按钮退出数据配置态

注：退出配置态前程序会校验最终的配置结果是否正确，如果数据地址存在冲突，请按照提示修改，否则无法退出配置态。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图23

3.6 同步数据配置至其它设备

为了简便多设备的数据配置工作，程序支持在不同设备之间进行配置共享。

  • 1.在源设备（数据配置共享）中点击按钮进入数据配置态
  • 2.点击“同步配置”
  • 3.指定配置同步的目标设备
  • 4.点击“确定”按键后开始配置同步
MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图25

3.7  读数据（主机设备）

    读数据有两种方式：

1.长按（>300ms）数值列单元格，程序自动发起一次数据（当前行）的读取请求

2.点击“批量读”，一次发起多个数据的读请求（批量读配置项③已选择），用户也可根据提示发起循环批量读。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图27

3.8 写数据（主机设备）

写数据有两种方式：

  • 1.双击“数值”列数据单元格，发起单个数据的写请求；单个数据写请求分为预置数据
  • 2.或立即下发
  • 3.点击立即下发后，程序立即发起数据写请求，并自动跟随一次数据读请求，如果数据写请求执行成功，单元格中数据即为下发写数据。预置数据操作是为了给批量写操作提前预置目标数据。
  • 4.点击“批量写”，一次发起多个数据的写请求（批量写配置项⑤已选择），用户也可根据提示发起循环批量写。
MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图29

3.9 配置模拟数据（从机设备）

从机设备的数据主要用来供主机读取，是为模拟数据。

模拟数据修改方法很简单，双击“数值”列数据单元格，输入相应数值即可。

如果需要将设定的模拟数据存储至配置文件，需要单击“配置数据”按钮，进入设备数据配置态后修改数据数值即可。

3.10 退出程序

用户关闭程序前，程序自动检查配置是否在使用过程中出现变更，并给出存储提示，所以请关注程序退出时弹出的提示信息，并给出正确选择。

4 数据配置

数据配置是进行MODBUS读写操作的必经步骤，快速高效准确的完成数据配置是调测工作的前提。

4.1 开始数据配置

进入任一设备的数据界面，单击“配置数据”按钮，当前设备进入数据配置态。进入配置态后，MThings强制显示所有配置数据，包括手动隐藏的配置行，且配置态中不允许隐藏任何配置信息。进入配置态后，MThings自动关闭所有当前设备正在进行后台通信，配置完成后，需要手动恢复。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图31

4.2 新建数据配置

单击“新增数据”按钮，随后弹出的对话框中可指定新增配置的个数。 新建的配置数据默认添加在表尾，用户可通过“上移”或“下移”按钮控制一行或多行配置上下移动。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图33

MThings支持以现有配置为模板来新建配置，单击“新增数据”按钮前，选中参照的数据配置行即可。如果没有选择任何数据配置行，MThings默认选择最后一行为新配置模板。

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图35

4.3 修改数据配置

修改数据是最重要的步骤，MThings提供多种自动关联动作和校验功能，辅助用户准确完成数据配置。

通常，根据MODBUS协议点表的数据定义分别录入数据名称、数据区块、数据地址、数据量、单位、范围、系数、显示类型、传输类型、字节序、字序，普通单元格双击编辑即可。

其中，寄存器数据的数据量即为寄存器个数，BIT数据的数据量固定为1。

传输类型为协议定义类型，即报文中原始数据类型。

显示类型为期望数据在MThings界面上被解析的目标类型。

数据传输类型、显示类型等字段会根据其它字段的变化，自动匹配可选择项，非匹配类型将被禁用。

系数用于整形数据（传输类型）和浮点型（显示类型）相互转换，其他情景下，固定为1。举例：系数设置为0.1，原始传输数据为123，则界面显示数据为12.3。

4.4 数据配置项的关联规则

1) BIT类型数据，数据量固定为1，传输类型固定为BIT，数据系数固定为1，字节序、字序禁止为无效；

2) 寄存器类型数据，传输类型禁止为BIT；

3) 输入寄存器数据量不超过125；

4) 保持寄存器数据量不超过123；

5) 传输类型为浮点型时，系数固定为1；

6) 数据量为1时，传输类型禁止浮点型；

7) 数据量不是1、2、4时，传输类型禁止所有整形；

8) 传输类型为整形或浮点型时，字节序和字序可配置，否则禁用；

9) 数据量为2、4时，字序可配置，否则禁用；

10)当前显示类型为字符串(STRING)或码流（BYTES）时，该数据不支持曲线绘制；

4.5 退出配置态

单击“数据配置”按钮，MThings检查所有数据配置是否合法，如果检查通过，当前设备返回到操作态，否则提示配置异常，并给出异常原因。

4.6 如何更高效

使用配置同步功能，编辑一台设备配置后，将当前配置同步给拥有相同点表的其它设备；借用已有数据配置模板添加新数据配置；

注意事项：
1、运行电脑的显示器分辨率：800*600或更高，推荐使用分辨率19201080。支持Win7及以上版本，兼容32/64位。

 

MThings:MODBUS协议调试工具,Modbus设备运维插图37

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