PowerShell 与 Modbus/TCP 工业设备的数据读写
Modbus 是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它允许设备之间进行数据交换。Modbus/TCP 是 Modbus 协议的一种实现，它基于 TCP/IP 网络进行通信。PowerShell 作为 Windows 系统的强大脚本语言，可以用来编写自动化脚本，实现对 Modbus/TCP 工业设备的数据读写。本文将围绕这一主题，详细介绍使用 PowerShell 进行 Modbus/TCP 数据读写的方法和技巧。
Modbus/TCP 协议简介
Modbus/TCP 是一种基于 TCP/IP 的通信协议，它定义了客户端和服务器之间的通信规则。Modbus/TCP 协议使用 TCP 端口 502 进行通信，客户端通过发送请求报文到服务器，服务器响应请求报文，从而实现数据的交换。
Modbus/TCP 协议支持以下几种功能码：
- 读取保持寄存器（功能码 03）
- 写入单个保持寄存器（功能码 06）
- 写入多个保持寄存器（功能码 16）
PowerShell 与 Modbus/TCP 通信
在 PowerShell 中，可以使用 `System.Net.Sockets.TcpClient` 类来创建 TCP 连接，并通过 `System.Net.Sockets.NetworkStream` 类进行数据读写。以下是一个简单的示例，展示如何使用 PowerShell 连接到 Modbus/TCP 服务器，并读取保持寄存器的值。
powershell
创建 TcpClient 对象
$tcpClient = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient
连接到 Modbus/TCP 服务器
$ipAddress = "192.168.1.100" 服务器 IP 地址
$port = 502 Modbus/TCP 端口号
$tcpClient.Connect($ipAddress, $port)
创建 NetworkStream 对象
$networkStream = $tcpClient.GetStream()
Modbus 请求报文
$functionCode = 0x03 读取保持寄存器
$startingAddress = 0x0000 起始地址
$quantityOfRegisters = 0x01 寄存器数量
$byteCount = 0x02 字节数
$modbusRequest = [byte[]]@(
0x01, 设备地址
$functionCode,
$startingAddress,
$quantityOfRegisters,
$byteCount
)
发送 Modbus 请求报文
$networkStream.Write($modbusRequest, 0, $modbusRequest.Length)
接收 Modbus 响应报文
$modbusResponse = New-Object byte[] 5
$networkStream.Read($modbusResponse, 0, $modbusResponse.Length)
关闭连接
$networkStream.Close()
$tcpClient.Close()
解析 Modbus 响应报文
$registerValue = [BitConverter]::ToInt16($modbusResponse[3..4], 0)
读取保持寄存器
读取保持寄存器是 Modbus/TCP 通信中最常用的操作之一。以下是一个使用 PowerShell 读取保持寄存器的完整示例：
powershell
读取保持寄存器
function Read-HoldingRegisters {
param (
[Parameter(Mandatory=$true)]
[string]$ipAddress,
[Parameter(Mandatory=$true)]
[int]$startingAddress,
[Parameter(Mandatory=$true)]
[int]$quantityOfRegisters
)
创建 TcpClient 对象
$tcpClient = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient
连接到 Modbus/TCP 服务器
$tcpClient.Connect($ipAddress, 502)
创建 NetworkStream 对象
$networkStream = $tcpClient.GetStream()
Modbus 请求报文
$functionCode = 0x03
$byteCount = 0x02
$modbusRequest = [byte[]]@(
0x01, 设备地址
$functionCode,
$startingAddress,
$quantityOfRegisters,
$byteCount
)
发送 Modbus 请求报文
$networkStream.Write($modbusRequest, 0, $modbusRequest.Length)
接收 Modbus 响应报文
$modbusResponse = New-Object byte[] 5
$networkStream.Read($modbusResponse, 0, $modbusResponse.Length)
关闭连接
$networkStream.Close()
$tcpClient.Close()
解析 Modbus 响应报文
$registerValue = [BitConverter]::ToInt16($modbusResponse[3..4], 0)
return $registerValue
}
调用函数读取保持寄存器
$registerValue = Read-HoldingRegisters -ipAddress "192.168.1.100" -startingAddress 0x0000 -quantityOfRegisters 1
Write-Host "Register Value: $registerValue"
写入单个保持寄存器
写入单个保持寄存器也是 Modbus/TCP 通信中常用的操作。以下是一个使用 PowerShell 写入单个保持寄存器的完整示例：
powershell
写入单个保持寄存器
function Write-SingleHoldingRegister {
param (
[Parameter(Mandatory=$true)]
[string]$ipAddress,
[Parameter(Mandatory=$true)]
[int]$startingAddress,
[Parameter(Mandatory=$true)]
[int]$registerValue
)
创建 TcpClient 对象
$tcpClient = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient
连接到 Modbus/TCP 服务器
$tcpClient.Connect($ipAddress, 502)
创建 NetworkStream 对象
$networkStream = $tcpClient.GetStream()
Modbus 请求报文
$functionCode = 0x06
$byteCount = 0x02
$modbusRequest = [byte[]]@(
0x01, 设备地址
$functionCode,
$startingAddress,
$registerValue
)
发送 Modbus 请求报文
$networkStream.Write($modbusRequest, 0, $modbusRequest.Length)
接收 Modbus 响应报文
$modbusResponse = New-Object byte[] 5
$networkStream.Read($modbusResponse, 0, $modbusResponse.Length)
关闭连接
$networkStream.Close()
$tcpClient.Close()
}
调用函数写入单个保持寄存器
Write-SingleHoldingRegister -ipAddress "192.168.1.100" -startingAddress 0x0000 -registerValue 1234
总结
使用 PowerShell 进行 Modbus/TCP 工业设备的数据读写是一种高效且灵活的方法。通过掌握上述代码示例，您可以轻松地实现与 Modbus/TCP 服务器之间的数据交互。在实际应用中，您可以根据需要扩展这些示例，以支持更复杂的 Modbus/TCP 通信功能。
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