如何测试Modbus通信 - Modbus调试工具

Olga Weis Dec 18, 2024

Modbus是一种广泛应用于工业自动化系统、智能家居设置和小型物品自动化网络（如仓库和温室）的通信协议。该协议便于各种设备与家用计算机连接。像Arduino和Raspberry Pi这样的开发项目极大地激发了对机器人技术和自动化任务的兴趣。这种日益增长的兴趣，反过来，促使Modbus在爱好者和专业人士中变得越来越流行。

开发和测试Modbus设备
高效的Modbus测试软件
用于自动化系统的ModBus调试工具

本文将讨论可用于Modbus测试和调试的软件和硬件解决方案的主要特点。

开发和测试Modbus设备

专家们使用专门的软件和硬件工具来开发和调试Modbus RTU设备。对于硬件设备，最简单的解决方案是RS485/USB转换器。在所有此类设备中，最有效的解决方案是MOXA UPORT 1130/UPORT 1150。该设备设计易于使用，组装所需的技能较少。还有更复杂的解决方案，如以太网/RS-485（例如MOXA的NPORT）。

在实践中，当涉及到Modbus RTU设备的开发时，从属功能通常是实现的更多。从属设备包括各种传感器、控制继电器、I/O模块等。主设备较少创建。在自动化网络中，主功能通常由已经实现Modbus协议栈的控制器，或配备Modbus驱动的OPC服务器/SCADA系统执行。

高效的Modbus测试软件

测试可以在不同的Modbus设备开发阶段进行。Modbus测试软件和硬件解决方案会根据开发阶段和测试目的的不同而有所不同。

在开发过程中，可能会出现设备接收到请求并对此做出响应的情况（这可以通过数据包接收/传输的LED指示，如果设计中提供了此类元素，或者通过使用调试器并设置断点来检测），但数据未显示在终端或其他专用程序中。在这种情况下，您将需要一个专用的串口嗅探器。

串口监控器是目前最好的Modbus测试软件之一。这个Modbus解决方案可以轻松读取并记录通过系统COM端口的任何串行数据。该应用程序的高级功能允许实时捕获数据，以便开发人员在检测到问题后立即解决。

这个Modbus测试工具可以在终端模式下工作，模拟从监控的COM端口向插入的设备传输数据。此选项对于Modbus通信测试特别方便，因为它允许观察特定设备对特定命令和数据的反应。

以下是我们客户的评价：

“我使用了这款软件，发现它非常用户友好。它完全满足了我的期望。作为一名电子工程师，我使用这款软件来分析和与我的家用设备（如VMC）进行通信。我计划使用这个应用程序创建一个显示和控制模块。此外，我还在工作中使用它处理工业设备。作为核电厂辐射检测和监测设备的维护技术员，我们使用Serial Port Monitor进行Modbus数据测试。”
— AMBROSINI Frédéric

专用软件在需要不仅检查设备是否工作（即正确响应请求），还要测量故障时间的情况下非常有用。

Modbus测试解决方案允许记录进出数据流。此外，所有收集的数据可以以不同的视图（表格、行、转储、终端）显示，这使得比较和分析变得简单。

Modbus测试软件

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基于Modbus设备的自动化系统调试

调试支持Modbus协议的自动化系统和设备的专家远远多于开发这些设备的专家。因此，根据任务的具体要求，Modbus软件的需求会略有不同。

如果需要将控制器连接到单个从属设备，可以通过使用RS-485/USB转换器、PC和专用软件或终端建立串行通信。在这种情况下，不需要进行长时间的测试和分析多个日志文件。因此，操作逻辑和工具的集合不会与从属设备开发阶段的测试工具不同。

如果您已经拥有一个现成的设备网络，则可以区分以下任务：

检查网络中所有设备的可操作性（即与每个单独设备的通信以及验证其响应的正确性）；
负载测试（识别设备的最大操作能力）。建议进行多个会话，并分析收集的数据，以查找故障、无响应、数据损坏等问题。

为完成这些任务，您将需要一个可以创建请求列表的终端，或者使用像Modbus Poll这样的专用工具，这是一个Modbus主设备模拟器，可以同时监控多个Modbus从设备和/或数据区域。

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Modbus通信挑战

某些Modbus设备可能具有特定的RS-485接口设置（数据位数、校验位和停止位数）。具有不同设置的设备不能在同一网络中与相同的主设备工作。测试和配置此类设备最方便的工具是支持快速切换预设端口参数或同时处理多个线路的终端程序。

另一个挑战是与使用不同于Modbus RTU标准规范的协议工作的设备进行数据交换。例如，从属设备的协议可能在逻辑上类似于Modbus（包结构、超时等），但使用了超出标准的某些功能。

在这种情况下，使用Modbus Poll（允许制定任意请求）或支持类似功能的终端程序将是一个不错的选择。

#1 在 Serial Port Software

Serial Port Monitor

记录和分析串行端口活动

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