如何使用 Modbus 進行樣機開發(fā)（獲取完整代碼）

您是在進行樣機開發(fā)，還是在尋找一種經(jīng)濟型方式，保障應(yīng)用中的溫濕度測量質(zhì)量？您是否了解關(guān)于 Python 等編程語言的一些基本知識？

如果您了解，那么我想要向您展示如何僅通過一個 維薩拉HMP110 探頭、一條 USB 服務(wù)電纜 (219690) 和一臺安裝了 Python 3 的計算機來輕松地長時間記錄數(shù)據(jù)。我將帶您了解該代碼的各個方面，但如果您對解釋內(nèi)容不感興趣，您可以直接跳到本文的末尾，獲取完整的代碼。另外需要說明的是，這只是一個用于演示 Modbus 通信的示例腳本。

庫：

在介紹代碼之前，讓我們首先了解一下我們將用到的庫，其中最重要的是 pymodbus。我們使用該庫來通過 Modbus RTU 與探頭建立通信，具體操作是從 pymodbus.client.sync 導(dǎo)入 ModbusSerialClient。我們使用struct庫將字位處理為不同的變量類型，使用time庫更改輪詢率，使用datetime庫獲得讀取數(shù)據(jù)的時間和日期，此外，我們導(dǎo)入 argparse庫，將參數(shù)從命令行傳遞至代碼。

參數(shù)：

為了有助提高代碼的靈活性，我添加了一些參數(shù)。使用上述參數(shù)可讓我們無需更改代碼，便能從命令行輕松更改變量值。我認為可能會有所幫助的參數(shù)有通信端口、數(shù)據(jù)存儲文件的名稱、探頭的地址、輪詢頻率和數(shù)據(jù)記錄長度。

Modbus 連接：

我們首先需要初始化新的串行 Modbus 客戶端，此客戶端應(yīng)已根據(jù)探頭進行正確設(shè)置。本示例中的參數(shù)集必須包括通信方式、通信端口、響應(yīng)超時、波特率、停止位和奇偶校驗。 Modbus RTU 的通信方式為“rtu"，端口取決于您的計算機，因此我將在以下部分說明如何識別正確的端口。由于其他參數(shù)由探頭的設(shè)置決定，因此您需要參考探頭的數(shù)據(jù)表，獲取恰當(dāng)?shù)闹?。一般情況下，針對維薩拉探頭，波特率應(yīng)為 19200，停止位為 2，無奇偶校驗。

讀取保持寄存器：

現(xiàn)在我們來創(chuàng)建一個函數(shù)以讀取探頭的保持寄存器。我們要調(diào)用上一節(jié)中創(chuàng)建的 Modbus 客戶端實例的 read_holding_registers() 方法來讀取寄存器。我們需要保持寄存器的起始地址、寄存器的數(shù)量和探頭的從屬地址。我們會從寄存器收到低字節(jié)序格式的 16 位字數(shù)據(jù)，之后，我們必須將其轉(zhuǎn)換為 32 位浮點值。

將寄存器的值轉(zhuǎn)換為 32 位的值：

寄存器的值以 16 位整數(shù)的形式存儲，我們需要將其轉(zhuǎn)換為 32 位浮點格式。為此，我創(chuàng)建了一個函數(shù)，它可以獲取寄存器的值和寄存器索引，并返回索引數(shù)據(jù)的 32 位浮點值。我們采用模塊結(jié)構(gòu)來執(zhí)行此轉(zhuǎn)換。

記錄數(shù)據(jù)：

鑒于我們已經(jīng)可以讀取保持寄存器并將寄存器的值轉(zhuǎn)換為 32 位浮點值，我們需要創(chuàng)建一個可將這些值存儲在 .csv 文件中的函數(shù)。為此，我創(chuàng)建了一個名為 data_logger() 的函數(shù)。它可以調(diào)用函數(shù) holding_registers_data()，并以日期時間、相對濕度、溫度、露點的格式將獲取的數(shù)據(jù)附加到文件中。

確定探頭的通信端口：

首先，確保您的探頭能正確連接到計算機。

Windows：

在 Windows 操作系統(tǒng)中，您可以在“設(shè)備管理器"下找到設(shè)備的 COM 端口。要打開“設(shè)備管理器"窗口，請打開屏幕左下方的“開始"菜單，然后輸入“設(shè)備管理器"。它會顯示為“最佳匹配"下的第一個結(jié)果，單擊該圖標(biāo)或按下鍵盤上的 Enter 鍵便可打開該窗口。單擊“端口（COM 和 LPT）"旁邊的箭頭以展開端口。您會看到被列為“Vaisala USB Device"的一個設(shè)備，它的旁邊列出了 COM 端口名稱，在我們的示例中應(yīng)為 COM6。

Linux ：

在 Linux 中，您可以通過在終端鍵入命令“dmesg | grep tty"來確定通信端口。在所有返回的語句中，會有一個類似于“'cp210x converter now attached to ttyUSBn "的語句，其中 ttyUSBn 便是端口。

運行代碼：

要運行腳本，您必須安裝所有的庫。如果需要，可以使用 pip 命令

以獲得有關(guān)參數(shù)的操作。命令提示符中應(yīng)顯示此過程。下方是輸出內(nèi)容的屏幕截圖。

通信端口是必需參數(shù)，其他參數(shù)均具備默認值，您可以根據(jù)自己的偏好進行更改。通信端口參數(shù)不需要標(biāo)識符，可以放在文件名稱之后的任意位置。但其他可選參數(shù)需要標(biāo)識符。

以下是以長格式和短格式顯示的典型命令示例：