QT与PLC ModBus_RTU 串口通信实现指南

在本文档中，将详细解释如何使用QT环境和libmodbus库实现PLC设备通过ModBus协议的RTU模式进行串口通信。ModBus RTU是一种在串行通信上常用的协议，广泛应用于工业领域中的PLC、HMI和其他自动化设备之间的数据通信。QT是一个跨平台的C++框架，用于开发图形界面应用程序，也可以用来创建不需要图形界面的命令行工具。libmodbus是一个开源的库，它允许程序以客户端或服务器的方式，使用Modbus协议与设备进行数据交换。 以下是整个串口通信实现过程的详细知识点： 1. 开启ModBus通信端口： 在进行ModBus RTU通信前，需要初始化串口设备并开启对应的通信端口。QT通过QSerialPort类来实现串口通信。使用该类提供的open()函数，可以打开串口并设置参数，例如波特率、数据位、停止位和校验方式等。ModBus协议的RTU模式通常要求9600波特率、无奇偶校验位、8个数据位和1个停止位。 2. 设置从地址（设备ID）： ModBus RTU通信中的从设备（PLC）具有唯一设备地址，即从地址或设备ID。通信前，需要在通信设置中指定要通信的从设备地址，确保主设备发送的数据能被正确的从设备接收。 3. 建立连接： 在进行数据读写之前，需要建立与PLC设备的连接。在ModBus RTU模式中，这一步是通过发送有效的请求帧来实现的。如果连接建立成功，系统将能够继续后续的操作。 4. 设置应答延时： ModBus RTU通信协议要求从设备在接收到请求后，在规定时间内响应。因此，设置合理的响应超时时间是必要的。如果从设备在规定时间内没有响应，将认为通信失败。在QT中，这通常通过设置QSerialPort的setTimeout()函数来实现。 5. 读写数据： ModBus RTU协议定义了不同的功能码来执行读取和写入操作。例如，功能码0x03用于读取保持寄存器，功能码0x06用于写入单个寄存器。QT通过libmodbus库中的函数，如modbus_read_registers()和modbus_write_register()等，来实现这些操作。发送读写请求时，需要正确地构造请求帧，并在接收到响应帧时进行解析。 6. 关闭ModBus端口： 数据通信完成后，应关闭ModBus通信端口，释放相关资源。QT中使用QSerialPort的close()函数来关闭串口。 7. 释放ModBus资源： 最后，为了保证资源被正确释放，还需要确保libmodbus库所占用的资源被清理。这通常涉及到调用libmodbus的关闭函数来确保所有通信资源都被正确释放。 在上述步骤中，使用ModScan32.exe可以作为一个工具来测试和验证ModBus通信是否按照预期工作。ModScan32.exe是一个Windows下的ModBus协议的诊断工具，它可以模拟主站和从站的角色，用于检测和诊断ModBus网络和设备的问题。 要注意的是，在实际应用中，还需要考虑异常处理，例如连接错误、超时、数据校验错误等。合理地捕获和处理这些异常对于保证程序的稳定性和可靠性至关重要。 在编程实践中，确保所有的串口通信参数（比如波特率、数据位、停止位、校验位等）与PLC设备的设置相匹配，否则通信将无法正常进行。此外，还需要注意操作系统的不同可能会对串口的配置有所影响，因此可能需要根据使用的操作系统进行相应的调整。