PHP 通过 Modbus Tcp 实时获取设备数据

前言：

​ 最近接触了一个关于 PLC 工控的小项目，大概场景是，对方一个茶叶工厂。已经通过各种设备组成了自动化的工控系统。并且也让我的一个朋友做了茶园监控和茶园天气环境等的 web 页面展示，但是还没有工控设备的数据显示。

需求：

​ 工控设备已经连接到了一台作为上机位的电脑上，所以要获取设备数据。需要在同一局域网上，通过 modbus tcp 请求对方已经开放的端口。拿到数据储存到数据库，最后 web 界面只用按时间顺序获取数据库的数据。

​ 因为访问对方电脑需要他们提供授权，所以这里演示就以 modbus 的调试工具，以及后面 PHP 代码请求示例。

工具：

\1. Modbus Slave： 从机端模拟软件，这里测试可以把他作为服务端，PHP 为客户端就是取该机子的数据。

\2. Modbus Poll： 主机仿真器，用于测试和调试 Modbus 从设备，这里测试也只是把他当做客户端使用。

\3. ModScan32： 主机/从机模拟程序 ，以后介绍。

\4. MThings： 一个国产免费软件， 既可以模拟主机设备 又可以模拟从机设备，以后介绍。

以上软件，可以扫描下面二维码，输入“modbus 模拟” 获取地址。

工具操作：

一. Modbus Slave

\1. 创建 TCP/IP 连接。

(1). 点击 connection->connection，弹出参数窗口，可以按下面确认。

(2). 配置函数，点击 setup->slave definition，弹出参数窗口，默认 OK 就可以。

(3). 修改某项数据的值，双击对应的框，弹出后修改 OK 就可以。

\2. 从机参数说明：

(1). ID, 机子的设备标识，是 slave definition 的 slave ID

(2). F, 当前节点的函数码，主机获取代码获取设置数据，需要指定的函数。

\3. 查看发送和接收数据明细。

(1). 点击 display，弹出面板。

\4. 注意

modbus slave 每次连接只能维持 10 分钟，可能是没有激活。

一. Modbus Poll

\1. 通过 Tcp 获取从机上的数据。

(1). 连接，点击 connection->connection, 选择 TCP/IP。

(2). 修改为 slave 机子对应的 IP 地址和端口，点击保存。

(3). 连接成功后，查看读写定义，可以按指定 slave 配置修改。

(4). 连接失败，Mbpoll 面板会提示红色字体。面板文字说明如下。

Tx = 4 表示向主站发送数据帧次数，图中为 4 次； Error = 0 表示通讯错误次数，图中为 0 次； ID = 1 表示模拟的 Modbus 子设备的设备地址，图中地址为 1；F = 03 表示所使用的 Modbus 功能码，图中为 03 功能码； SR = 1000ms 表示扫描周期。红字部分，表示当前的错误状态，“No Connection”表示未连接状态。

(5). 查看读写数据。

PHP 代码演示：

\1. modbus 类库包下载。

composer require adduc/phpmodbus

\2. 编写请求 "03 Read Holding Registers"函数示例代码。

<?php/*** author: bqs* desc: 请求modbus地址* 公众号： ZERO开发*/
require_once 'vendor/adduc/phpmodbus/Phpmodbus/ModbusMaster.php';
    // Modbus master UDP    $modbus = new ModbusMaster("127.0.0.1", "TCP");        // Read multiple registers    try {        $recData = $modbus->readMultipleRegisters(1, 0, 5);    }    catch (Exception $e) {        // Print error information if any        echo $modbus;        echo $e;        exit;    }        var_dump($recData);die;        // Print data in string format    echo PhpType::bytes2string($recData);

?>

\3. 环境要求。

1. PHP的LAMP环境已经搭建完毕2. 可以不用配置虚拟域名，直接localhost访问modubus_tcp_pro.php文件3. PHP版本最好是5.5，因为7.0以上运行会对类的构造函数命名报错4. PHP5.5扩展开启了php_sockets
5. 运行成功后，返回数据，数组的索引需要计算匹配modbus slave的地址名6. 计算方式: (索引-1)/2

\4. readMultipleRegisters 说明。

参数 1：unitId, modbus 设备 ID，参考 slave 的 slave ID 参数 2：reference， 地址号，在设备内存中，数据的地址引用，参考 slave 配置的地址参数 3：quantity，线圈，要去设备中读取的数据量，参考 slave 配置的 quantity

\5. 请求异常的几种情况。

(1). socket_connect() failed

slave 的连接停止了，需要重新开启。

(2). Modbus response error code: 2 (ILLEGAL DATA ADDRESS)

从机设备上数据的内容地址不对，可以根据 slave 的 definition 的参数，报错可以查看 ModbusMaster 类的 responseCode 方法。

请求的 quantity 数超过 slave 定义的 quantity 数量也会报内容地址错误，请求只能小于定义的数量。

\6. 关于返回的数组。

如果请求的是 5 个数据，phpmodbus 会返回元素为 10 的数组。如果是 2 个，则返回 4 个元素数组，以此类推。

\7. 关于返回数组与 slave 的数据块地址数据对应的方式。

\8. 获取设备上指定数据块的实际的数据。

(1). 枚举某数据块下索引对应的标识。

// 数据库设备的数据描述    $devicesDataBlock = [        "0" => "weather",        "1" => "water",        "2" => "voice",        "3" => "electric",        "4" => "air"    ];

(2). 根据返回数组的过滤出有用的索引，并匹配设备数据标识。

实际的数据块索引 = (返回数组的索引-1)/2

前提处于 2 的不能有余数，所以只需要对结果做判断，完整代码如下。

<?php/*** author: bqs* desc: 请求modbus地址* 公众号： ZERO开发*/
require_once 'vendor/adduc/phpmodbus/Phpmodbus/ModbusMaster.php';
    // Modbus master UDP    $modbus = new ModbusMaster("127.0.0.1", "TCP");        // Read multiple registers    try {        $recData = $modbus->readMultipleRegisters(1, 0, 5);    }    catch (Exception $e) {        // Print error information if any        echo $modbus;        echo $e;        exit;    }        // 数据库设备的数据描述    $devicesDataBlock = [        "0" => "weather",        "1" => "water",        "2" => "voice",        "3" => "electric",        "4" => "air"    ];        $realData = [];        foreach($recData as $key => $value) {        $indexs = ($key-1)/2;        if (($key-1)%2 == 0) {            $realData[$devicesDataBlock[$indexs]] = $value;        }    }        var_dump($realData);die;        // Print data in string format    echo PhpType::bytes2string($recData);        // 00050000000601030000000A

?>