在工业自动化中，MODBUS RTU是一种广泛应用的通信协议，常用于PLC、传感器等设备之间的数据传输。使用Python可以方便地实现MODBUS RTU的通信。本文将详细介绍如何使用Python发送MODBUS RTU数据，并结合实际应用场景进行解释，以确保内容的专业性和实用性。
一、MODBUS RTU概述
MODBUS是一种应用层协议，RTU（Remote Terminal Unit）模式是其通信方式之一。MODBUS RTU通过串行通信（如RS-485）实现设备间的数据交换，具有简单、高效的特点，适合实时工业控制环境。
在MODBUS RTU协议中，主设备通过发送命令请求从设备的数据，从设备则响应主设备的请求。这种通信通常包括功能码、数据区和错误检测码（CRC）。
二、Python库的选择与安装
Python中可以使用 pymodbus库来实现MODBUS RTU通信。该库功能强大，支持MODBUS协议的各个功能，包括RTU和TCP。
安装 pymodbus库：
pip install pymodbus三、MODBUS RTU通信实现
配置串口参数
在开始MODBUS RTU通信之前，需要配置串口参数，包括波特率、数据位、停止位和校验位等。这些参数必须与被通信设备的设置保持一致。
from pymodbus.client.sync import ModbusSerialClient client = ModbusSerialClient( method='rtu', port='/dev/ttyUSB0', # 根据实际情况配置 baudrate=9600, parity='N', stopbits=1, bytesize=8, timeout=1 )解释：
method='rtu'：指定使用RTU模式。port：串口名称，需根据实际硬件设置。baudrate：波特率，常见值为9600、19200等。parity、stopbits、bytesize：分别对应校验位、停止位和数据位，必须与从设备一致。timeout：通信超时时间，单位为秒。
建立与从设备的连接
配置好串口参数后，使用
connect方法建立与从设备的连接：connection = client.connect() if connection: print("连接成功") else: print("连接失败")解释：
connect()：尝试与从设备建立连接，返回布尔值表示成功或失败。
发送MODBUS RTU请求
在连接成功后，可以通过MODBUS功能码向从设备发送请求。例如，读取从设备的保持寄存器（Holding Registers）：
result = client.read_holding_registers(address=1, count=2, unit=1) if not result.isError(): print(f"读取结果: {result.registers}") else: print("读取失败")解释：
read_holding_registers：读取保持寄存器，参数包括寄存器起始地址address，读取数量count，以及从设备地址unit。result.isError()：检查请求是否成功。result.registers：成功时返回的寄存器数据列表。
写入数据到寄存器
可以通过功能码写入数据到从设备的寄存器，例如写入单个寄存器：
write_result = client.write_register(address=1, value=1234, unit=1) if not write_result.isError(): print("写入成功") else: print("写入失败")解释：
write_register：写入数据到指定寄存器，参数包括寄存器地址address，要写入的值value，以及从设备地址unit。- 成功写入后，函数返回值
write_result不包含错误信息。
关闭连接
操作完成后，应关闭与从设备的连接以释放资源：
client.close() print("连接已关闭")
四、实际应用场景
在工业控制中，MODBUS RTU通常用于与PLC或其他控制设备进行通信。例如，在温度监控系统中，PLC通过MODBUS RTU协议从温度传感器读取数据，并将控制命令发送到执行器。
应用场景示例：
假设有一台温度控制器，其地址为1，需要每隔1分钟读取其温度值，并根据温度值控制风扇的开关状态。通过Python脚本，可以使用MODBUS RTU实现该功能：
import time
while True:
result = client.read_holding_registers(address=0, count=1, unit=1)
if not result.isError():
temperature = result.registers[0]
print(f"当前温度: {temperature}")
if temperature > 30:
client.write_register(address=1, value=1, unit=1) # 开启风扇
print("风扇开启")
else:
client.write_register(address=1, value=0, unit=1) # 关闭风扇
print("风扇关闭")
else:
print("读取温度失败")
time.sleep(60) # 等待1分钟在这个示例中，脚本每隔1分钟读取一次温度控制器的温度值，并根据温度值控制风扇的开关。
五、思维导图
为了更直观地展示MODBUS RTU通信流程，下面是使用vditor编辑器支持的思维导图的思路：
- MODBUS RTU通信流程
- Python库选择与安装
- 安装pymodbus
- 配置串口参数
- 端口、波特率、数据位等
- 建立与从设备的连接
- 使用connect方法
- 发送MODBUS RTU请求
- 读取寄存器数据
- 写入寄存器数据
- 实际应用场景
- 温度监控与控制
- 关闭连接
- 使用close方法六、总结
通过本文的讲解，您可以掌握如何使用Python实现MODBUS RTU通信，包括从设备读取数据和写入数据的具体操作步骤。本文结合了实际应用场景，详细解释了每一步的实现细节，确保内容既专业又实用。对于需要实现工业控制与设备间通信的开发者来说，本文提供了完整的参考方案。