基于ModBus TCP的MATLAB与控制器如何进行通信

　　ModBus TCP协议是由ModBus系列通信协议派生而来，具有简单、中立产商、运行可靠的优点。它基于TCP/IP协议，可以直接在以太网上传输，在OSI模型中处于第五层（应用层），目前广泛运用于自动化设备的管理和控制中。在PLC调试过程中，一般需要采集并实时显示某些变量的变化曲线，或者需要做复杂的计算，虽然博图软件、PLC和HMI也可以做这种操作，但是如果将变量值传递到MATLAB进行操作，将会有更多的灵活性，同时在做特殊计算时会更方便。例如，在集中空调调试中，可以将PLC读取到的各点温度、湿度和压力传送到MATLAB，空调系统研发人员可使用这些参数进行系统建模，实时了解空调的运行状态。
　　ModBus TCP协议的通信请求端叫Client，响应端叫Server，即Client主动发送通信请求报文到Server，Server解析报文后响应Client的请求，要么修改寄存器的数值，要么读取寄存器的值，并形成报文返回到Client端，至此一个通信事务完成。
　　1. 在PLC创建Server端
　　第一步：创建需要传输的变量
　　添加全局数据块DataSended，因为我们要做绝对引址，因此在块属性中将“优化的块访问”的勾去掉。在数据块中创建需要传输的变量，可以是单个变量，也可以是数组变量。需要注意的是，读写寄存器时是以两个字节（Word）为单位，因此变量的数据类型最好是Word的整数倍。
　　第二步：创建TCON_IP_v4传输对象
　　添加全局数据块SEND，在块中新建变量sendObj，数据类型为TCON_IP_v4，该变量是ModBus TCP的通信描述。参照下图设置sendObj变量的各个值。InterfaceId为PLC的硬件标识符；ID为连接编号，取值范围1~4095；ADDR［1］~［4］为Client端的IP地址；LocalPort为Server的端口，一般Server端才需要设置，Client端可采用默认值。
　　第三步：Server端MB_SERVER编程
　　将MB_SERVER V4.2指令拉到程序中，MB_HOLD_REG参数为待传输的寄存器（第一步创建的DataSended），此处需要使用绝对地址的引址方式；CONNECT为TCON_IP_v4连接对象（第二步创建的sendObj）。
　　2. 在MATLAB创建Client端
　　代码很简单，主要就三句：
　　%创建modbus连接对象mbConnector = modbus（‘tcpip’，‘192.168.0.1’，502）;mbConnector.Timeout = 20;%若想读取ModSim32上的数据，需要设置mbConnector的WordOrder属性为‘little-endian’%set（mbConnector，‘WordOrder’，‘little-endian’）%读取数据data = read（mbConnector，‘holdingregs’，1，［2，1，2，1，1，1］，。。. {‘uint16’，‘uint32’，‘uint16’，‘uint32’，‘single’，‘double’}）;%高级的格式化读取，‘uint16’， ‘int16’， ‘uint32’， ‘int32’， ‘uint64’， ‘int64’， ‘single’， and ‘double’。 %This argument is optional， and the default is ‘uint16’.data = data‘;%断开并清除modbus连接对象clear mbConnector modbus函数创建连接对象，可创建ModBus TCP和RTU连接，第二个输入参数为Server的IP地址，第三个为Server端为ModBus协议开的端口。read函数用于读取Server端寄存器的数据，读取顺序与寄存器的顺序一致，可通过定义数据类型和变量数量来快速获取所需的数据。运行结果如下，MATLAB是以十进制显示。
　　向寄存器写数据可用write函数，同时读写可用writeread函数，等等。modbus函数在MATLAB R2017a才引入（“Introduced in R2017a”）。
　　如果想定时刷新数据，可以使用timer类来实现，可实现毫秒级的数据刷新。
　　MATLAB最终读取的数据为double类型，由于无法做底层操作，如果想得到二进制、十六进制值，可使用MATLAB提供的转化函数dec2bin、dec2hex等转为了char类型的数据。
　　3. 问题分析
　　有网友反映说MATLAB与控制器用ModBus TCP通信不上。本文建议先用modbus pol软件或ModScan32软件作为Client端，访问一下控制器，如果能通信上，说明通信链路、数据链路没有问题；否则，请检查通信线路、设置IP为同一网段等等。此时，再用modbus slave软件或ModSim32软件作为Server端，模拟控制器的ModBus TCP服务。
　　然后在MATLAB中运行以下程序，如果不能通信，说明是MATLAB软件的安装问题了。有网友说卸载instrument control tool，再重装一遍该工具箱可解决问题。有问题欢迎私信！
　　clear%创建modbus连接对象mbConnector = modbus（’tcpip‘，’127.0.0.1‘，502）;data = read（mbConnector，’holdingregs‘，1，1）clear mbConnector
　　总结
　　新版MATLAB提供了简洁、强大的ModBus通信方法，可方便地与带有ModBus的设备实现通信，开发者可快速管理和控制自动化设备。个人感受，学过的技术一两个月不用就会忘得干干净净，可以先做粗略的学习笔记，以后忘了还可以翻出来看看。