Jamod 라이브러리를 사용하여 Java 기반 Modbus TCP 서버 구현 예제 코드

Jamod（Java Modbus）是Java生态中历史最悠久、最经典的Modbusプロトコル実装库，由Dieter Wimberger开发，广泛应用于工业自動化、Data Acquisition、SCADA系统等领域。JamodサポートModbus TCP、RTU和ASCII三种协议，既可作为クライアント側は也可作为サーバー側。。本記事详细介绍使い方は？Jamod库実装Modbus TCP Server（slave），包括环境設定、データストア、リクエスト処理、多クライアント側は管理以及完全的サンプルコード。

一、Jamod库概述

1.1 核心特性

• 多协议サポート：Modbus TCP、RTU、ASCII3つの伝送モード
• 主从兼备：既可作为クライアント側は（master），也可作为サーバー側。（slave）
• 功能完全：サポート01-16すべての標準機能コード
• 事件驱动：サポートデータ变化监听、连接ステータス回调
• 跨プラットフォーム：Windows、Linux、Mac OS均可运行
• 成熟稳定：经过多年工业现场验证，bug少，稳定性高
• 开源無料：BSDProtocol，可無料用于商业项目

1.2 Maven依赖設定

<!-- pom.xml -->
<dependency>
    <groupId>net.wimpi</groupId>
    <artifactId>jamod</artifactId>
    <version>1.2</version>
</dependency>

<!-- シリアルポートサポート（RTUモード需要） -->
<dependency>
    <groupId>org.rxtx</groupId>
    <artifactId>rxtx</artifactId>
    <version>2.1.7</version>
</dependency>

1.3 核心类説明

类名	Function
ModbusTCPListener	TCP监听器，接受クライアント側は连接
ModbusCoupler	Modbus耦合器，管理データストア
SimpleProcessImage	简单进程映像，存储レジスタ和コイルデータ
DigitalOut	数字出力（コイル）
DigitalIn	数字入力（ショップ型入力）
Register	レジスタ基类
SimpleRegister	简单レジスタ実装
InputRegister	入力レジスタ。

二、基础Modbus TCP Server実装

2.1 最简サーバー側。

import net.wimpi.modbus.Modbus;
import net.wimpi.modbus.net.ModbusTCPListener;
import net.wimpi.modbus.procimg.SimpleProcessImage;
import net.wimpi.modbus.procimg.SimpleRegister;
import net.wimpi.modbus.procimg.SimpleDigitalOut;
import net.wimpi.modbus.procimg.SimpleDigitalIn;
import net.wimpi.modbus.ModbusCoupler;

public class SimpleModbusServer {
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. 作成进程映像（データストア）
            SimpleProcessImage processImage = new SimpleProcessImage();
            
            // 追加数字出力（コイル）- 16个
            for (int i = 0; i < 16; i++) {
                processImage.addDigitalOut(new SimpleDigitalOut(false));
            }
            
            // 追加数字入力（ショップ型入力）- 16个
            for (int i = 0; i < 16; i++) {
                processImage.addDigitalIn(new SimpleDigitalIn(false));
            }
            
            // 追加レジスタを保持する。 - 32个
            for (int i = 0; i < 32; i++) {
                processImage.addRegister(new SimpleRegister(0));
            }
            
            // 追加入力レジスタ。 - 16个
            for (int i = 0; i < 16; i++) {
                processImage.addInputRegister(new SimpleRegister(0));
            }
            
            // 2. 設定初期値は
            processImage.getRegister(0).setValue(100);  // temperature
            processImage.getRegister(1).setValue(50);   // 湿度
            processImage.getDigitalOut(0).set(true);    // Relay1
            
            // 3. 作成Modbus耦合器并設定进程映像
            ModbusCoupler.getReference().setProcessImage(processImage);
            ModbusCoupler.getReference().setMaster(false);  // 駅からのモデル
            ModbusCoupler.getReference().setUnitID(1);       // slave address
            
            // 4. 作成TCP监听器
            ModbusTCPListener listener = new ModbusTCPListener(3);  // 3个线程処理连接
            listener.setPort(502);
            listener.start();
            
            System.out.println("Modbus TCP Server已启动，监听ポート：502");
            System.out.println("slave address：1");
            System.out.println("コイル：16个，ショップ型入力：16个");
            System.out.println("レジスタを保持する。：32个，入力レジスタ。：16个");
            
            // 保持主线程运行
            Thread.currentThread().join();
            
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.2 代码説明

• SimpleProcessImage：进程映像，存储すべてのModbusdata（コイル、入力、register）
• SimpleDigitalOut：数字出力，对应Modbusコイル（function code01/05/15）
• SimpleDigitalIn：数字入力，对应ショップ型入力（function code02）
• SimpleRegister：レジスタを保持する。（function code03/06/16）和入力レジスタ。（function code04）
• ModbusCoupler：单例モード，全局管理进程映像和ステーションからの設定
• ModbusTCPListener：TCP监听器，参数为処理连接的线程数

三、自定义进程映像

在实际项目中，通常需要自定义进程映像，将Modbusデータ与实际硬件IO关联起来。以下サンプル表示如何作成自定义进程映像，実装データ与硬件的連動。

import net.wimpi.modbus.procimg.*;

public class CustomProcessImage extends SimpleProcessImage {
    
    // 硬件接口引用（example）
    private HardwareIO hardware;
    
    public CustomProcessImage(HardwareIO hw) {
        super();
        this.hardware = hw;
        
        // 初期化数字出力
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            addDigitalOut(new HardwareDigitalOut(i, hw));
        }
        
        // 初期化数字入力
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            addDigitalIn(new HardwareDigitalIn(i, hw));
        }
        
        // 保持レジスタの初期化
        for (int i = 0; i < 32; i++) {
            addRegister(new SimpleRegister(0));
        }
        
        // 初期化入力レジスタ。（ADC）
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            addInputRegister(new HardwareInputRegister(i, hw));
        }
    }
    
    /**
     * 自定义数字出力：写入时同步控制硬件继电器
     */
    class HardwareDigitalOut implements DigitalOut {
        private int channel;
        private HardwareIO hw;
        private boolean state = false;
        
        public HardwareDigitalOut(int channel, HardwareIO hw) {
            this.channel = channel;
            this.hw = hw;
        }
        
        @Override
        public boolean isSet() {
            return state;
        }
        
        @Override
        public void set(boolean b) {
            state = b;
            hw.setRelay(channel, b);  // 控制硬件继电器
        }
    }
    
    /**
     * 自定义数字入力：読み取り时从硬件取得ステータス
     */
    class HardwareDigitalIn implements DigitalIn {
        private int channel;
        private HardwareIO hw;
        
        public HardwareDigitalIn(int channel, HardwareIO hw) {
            this.channel = channel;
            this.hw = hw;
        }
        
        @Override
        public boolean isSet() {
            return hw.getInput(channel);  // 読み取り硬件入力ステータス
        }
    }
    
    /**
     * 自定义入力レジスタ。：読み取り时从ADC取得值
     */
    class HardwareInputRegister implements InputRegister {
        private int channel;
        private HardwareIO hw;
        
        public HardwareInputRegister(int channel, HardwareIO hw) {
            this.channel = channel;
            this.hw = hw;
        }
        
        @Override
        public int getValue() {
            return hw.readADC(channel);  // readADC值
        }
        
        @Override
        public int toUnsignedShort() {
            return getValue();
        }
        
        @Override
        public short toShort() {
            return (short) getValue();
        }
        
        @Override
        public byte[] toBytes() {
            int val = getValue();
            return new byte[]{(byte)(val >> 8), (byte)(val & 0xFF)};
        }
    }
}

// 硬件接口（example）
interface HardwareIO {
    void setRelay(int channel, boolean state);
    boolean getInput(int channel);
    int readADC(int channel);
}

四、带データ更新的サーバー側。

import net.wimpi.modbus.net.ModbusTCPListener;
import net.wimpi.modbus.procimg.SimpleProcessImage;
import net.wimpi.modbus.procimg.SimpleRegister;
import net.wimpi.modbus.procimg.SimpleDigitalOut;
import net.wimpi.modbus.ModbusCoupler;
import java.util.Random;

public class DataUpdateServer {
    
    private static SimpleProcessImage processImage;
    private static volatile boolean running = true;
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 作成进程映像
            processImage = new SimpleProcessImage();
            
            // 8路继电器出力
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                processImage.addDigitalOut(new SimpleDigitalOut(false));
            }
            
            // 8路开关量入力
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                processImage.addDigitalIn(new SimpleDigitalIn(false));
            }
            
            // 32レジスタを保持する。
            for (int i = 0; i < 32; i++) {
                processImage.addRegister(new SimpleRegister(0));
            }
            
            // 8路ADC入力レジスタ。
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                processImage.addInputRegister(new SimpleRegister(0));
            }
            
            // 設定初期値は
            processImage.getRegister(0).setValue(9600);  // ボーレート参数
            processImage.getRegister(1).setValue(1);     // slave address
            processImage.getRegister(2).setValue(250);   // 温度の設定值
            
            // 設定耦合器
            ModbusCoupler.getReference().setProcessImage(processImage);
            ModbusCoupler.getReference().setMaster(false);
            ModbusCoupler.getReference().setUnitID(1);
            
            // 启动TCP监听器
            ModbusTCPListener listener = new ModbusTCPListener(5);
            listener.setPort(502);
            listener.start();
            System.out.println("Modbus TCP Server已启动，ポート：502");
            
            // 启动データ更新线程
            Thread updateThread = new Thread(() -> {
                Random random = new Random();
                while (running) {
                    try {
                        // 模拟センサーはデータ更新
                        int temp = 200 + random.nextInt(150);  // 20.0-35.0℃
                        int humidity = 400 + random.nextInt(300);  // 40.0-70.0%
                        int pressure = 1000 + random.nextInt(50);  // 1000-1050hPa
                        
                        processImage.getInputRegister(0).setValue(temp);
                        processImage.getInputRegister(1).setValue(humidity);
                        processImage.getInputRegister(2).setValue(pressure);
                        
                        // 更新ADC通道
                        for (int i = 0; i < 8; i++) {
                            processImage.getInputRegister(i).setValue(random.nextInt(4096));
                        }
                        
                        // 更新开关量入力（模拟）
                        for (int i = 0; i < 8; i++) {
                            processImage.getDigitalIn(i).set(random.nextBoolean());
                        }
                        
                        // チェックレジスタを保持する。中的控制命令
                        int cmd = processImage.getRegister(10).getValue();
                        if (cmd == 1) {
                            System.out.println("收到スタートアップコマンド");
                            processImage.getRegister(10).setValue(0);  // クリア命令
                        } else if (cmd == 2) {
                            System.out.println("收到停止命令");
                            processImage.getRegister(10).setValue(0);
                        }
                        
                        Thread.sleep(1000);  // 每秒更新一次
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            updateThread.start();
            
            // 登録关闭钩子
            Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
                running = false;
                listener.stop();
                System.out.println("サーバー·サーバー停止した。");
            }));
            
            Thread.currentThread().join();
            
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

五、多駅からの住所サポート

import net.wimpi.modbus.net.ModbusTCPListener;
import net.wimpi.modbus.procimg.SimpleProcessImage;
import net.wimpi.modbus.procimg.SimpleRegister;
import net.wimpi.modbus.ModbusCoupler;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MultiUnitServer {
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 作成多个进程映像，对应不同駅からの住所
            Map<Integer, SimpleProcessImage> images = new HashMap<>();
            
            // slave1：Temperature Sensor
            SimpleProcessImage img1 = new SimpleProcessImage();
            img1.addInputRegister(new SimpleRegister(250));  // temperature
            img1.addInputRegister(new SimpleRegister(600));  // 湿度
            images.put(1, img1);
            
            // slave2：继电器モジュール
            SimpleProcessImage img2 = new SimpleProcessImage();
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                img2.addDigitalOut(new SimpleDigitalOut(false));
            }
            images.put(2, img2);
            
            // slave3：PLC
            SimpleProcessImage img3 = new SimpleProcessImage();
            for (int i = 0; i < 16; i++) {
                img3.addRegister(new SimpleRegister(0));
            }
            images.put(3, img3);
            
            // 注意：Jamod的ModbusCoupler是单例，只サポート一个駅からの住所
            // 如需多スレーブ，需要自定义ModbusTCPListenerまたは使用其他库
            // 此处以スレーブ1为例
            ModbusCoupler.getReference().setProcessImage(img1);
            ModbusCoupler.getReference().setMaster(false);
            ModbusCoupler.getReference().setUnitID(1);
            
            ModbusTCPListener listener = new ModbusTCPListener(3);
            listener.setPort(502);
            listener.start();
            
            System.out.println("多スレーブサーバー·サーバー已启动");
            System.out.println("slave1：Temperature Sensor");
            System.out.println("slave2：继电器モジュール");
            System.out.println("slave3：PLC");
            
            Thread.currentThread().join();
            
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

六、使用Jamodクライアント側は测试サーバー側。

import net.wimpi.modbus.Modbus;
import net.wimpi.modbus.io.ModbusTCPTransaction;
import net.wimpi.modbus.msg.*;
import net.wimpi.modbus.net.TCPMasterConnection;
import java.net.InetAddress;

public class ModbusClientTest {
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 连接到サーバー·サーバー
            InetAddress addr = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            TCPMasterConnection connection = new TCPMasterConnection(addr);
            connection.setPort(502);
            connection.connect();
            System.out.println("接続しましたサーバー·サーバー");
            
            // 設定駅からの住所
            connection.setTimeout(3000);
            
            // 1. read holding registers（function code03）
            System.out.println("\n=== read holding registers ===");
            ReadMultipleRegistersRequest readReq = 
                new ReadMultipleRegistersRequest(0, 10);
            readReq.setUnitID(1);
            
            ModbusTCPTransaction trans = new ModbusTCPTransaction(connection);
            trans.setRequest(readReq);
            trans.execute();
            
            ReadMultipleRegistersResponse readResp = 
                (ReadMultipleRegistersResponse) trans . get Res ponse () ;
            for (int i = 0; i 
                System . out . print ln (" 레 지 스터 " + i + " :" + read R esp . get Reg ister V alue (i));
            }
            
            / / 2.단일 레 지 스터 쓰 기 (기 능 코드 0 6)
            System . out . print ln (" \ n == = 단일 레 지 스터 를 쓰 기 == =");
            Write Sing le Reg ister Re quest Write Re q = 
                새로운 Write Sing le Reg ister Re quest (5, 123 4) ;
            write Re q . set Unit ID (1) ;
            trans . set Re quest (wr ite Re q)
            trans . execu te () ;
            System . out . print ln (" 기 입 레 지 스터 5: 12 34 ");
            
            // 3.읽기 코 일 (기 능 코드 0 1)
            System . out . print ln ( " \ n == = 읽기 코 일 == =");
            Read Co ils Re quest co ils Re q = new Read Co ils Re quest (0, 8);
            co ils Re q . set Unit ID (1) ;
            trans . set Re quest (co ils Re q);
            trans . execu te () ;
            
            Read Co ils Res ponse co ils R esp = (Read Co ils Res ponse) trans . get Res ponse ();
            for (int i = 0; i 
                System . out . print ln (" Co il " + i + " :" + co ils R esp . get Co il (i));
            }
            
            / / 4개별 코 일 쓰 기 (기 능 코드 0 5)
            System . out . print ln ( " \ n == = 단일 코 일 작성 == =);
            Write Co il Re quest write Co il Re q = new Write Co il Re quest (0, true);
            write Co il Re q . set Unit ID (1) ;
            trans . set Re quest (wr ite Co il Re q);
            trans . execu te () ;
            System . out . print ln (" 코 일 0 설정 ");
            
            / / 5.읽기 입력 레 지 스터 (기 능 코드 0 4)
            System . out . print ln ( " \ n == = 입력 레 지 스터 읽기 == =);
            Read In put Reg ister s Re quest input Re q = 
                새 Read In put Reg ister s Re quest (0, 4);
            input Re q . set Unit ID (1) ;
            trans . set Re quest (in put Re q)
            trans . execu te () ;
            
            Read In put Reg ister s Res ponse input Res p = 
                (Read In put Reg ister s Res ponse) trans . get Res ponse ();
            for (int i = 0; i 
                System . out . print ln (" 입 력 레 지 스터 " + i + " :" + input R esp . get Reg ister V alue (i));
            }
            
            connection . close ();
            System . out . print ln (" \ n 연결 이 닫 혔 습니다 ");
            
        } catch (Ex ception e) {
            e . print Sta ck Tra ce () ;
        }
    }
}

일반적인 질문 과 모 범 사례

7. 1 자주 묻는 질문

• ポート502被占用
• クライアント側は连接被拒绝
• データ不更新
• 多スレーブサポートなし。
• 并发問題
• RTUモード报错

7. 2 모 범 사례

• 合理設定线程数
• 使用关闭钩子
• データ更新独立线程
• ジャーナル·レコード
• 設定外部化
• データ持久化
• 心跳检测

Jam od 와 다른 Java Mod bus 라이 브 러 리 비교

				库名
				Jamod
				EasyModbus
				j2mod
				Modbus4J

Java Mod bus 에서 개발 된 고 전 적인 라이 브 러 리 인 Jam od 는 업데이트 가 느 리 지만 안정 성과 신뢰 성은 수 년간 업 계 현 장에서 검 증 되었습니다 .이 문서 에서 제공 되는 코 드는프로젝트 개발에 직접 사용되며 실제 환경에 배포하기 전에 로컬 테스트를 통과하는 것이 좋습니다.새로운 프로젝트의 경우 Easy Modbus 와 같은보다 활동적인 라이브러리를 사용하는 것도 고려할 수 있습니다.