工业数据采集：Python通过Modbus 读取RS232，RS485数据
之前的文章中，我们介绍过常见的工业协议按照OSI(Open System Interconnect)参考模型分到了不同层次，不太严谨的总结，我们可以分类如下：
| 软件接口 | OPC |
| 应用层 | ModBus |
| 数据链路层 | CAN，ProfiBus |
| 物理层 | RS232，RS485 |
关于OPC以及如何从OPC中进行数据读写，我们已经在文章中解释过。
这个文章我们讲一下ModBus 和RS232， RS485。
Modbus是通讯协议，用于不同厂商设备之间交换数据。用日常例子解释，Modbus好比是一门语言。比如英语， RS232比作印度人，RS485比作美国人。印度人之间沟通用印度英语，类似于RS232基于modbus交流；美国人之间用美国英语，类似于RS485基于modbus交流。
ModBUS又分为
- Modbus RTU，ASCII：所有物理接口都是串行（Serial）通信口：RS232，RS422，RS485
- Modbus TCP：接口是以太网口，也就是电脑上的网络口，用Ethernet或者internet来连接
RS485和RS232又有什么区别呢？
由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处。针对RS232接口的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一
| 特性 | RS232 | RS485 |
| 接口物理接口 | DB-25的25芯插头和插头座。我们现在接触到的一些设备与PC机连接所使用的RS232接口为DB-9的9芯插头和插头座，主要是因为我们所用的设备现在不使用对方的传输控制信号，只需三条接线：发送数据、接收数据、信号地；传输线缆多采用三芯屏蔽线。 | 一般为2个接线端口，分为A、B，一正、一负，较为简单；传输线缆多采用屏蔽双绞线。 |
| 传输距离 | 理论传输距离标准值为15米，实际工程中最大传输距离也不超过30米。 | 理论传输距离标准值为1200米，实际工程中可达到2500米。 |
| 传输数据的最大波特率 | 最高波特率为19200bps； | 可达10Mbps |
| 接口的电气特征 | 传输电平信号电平值较高（信号“1”为“-3V至-15V”，信号“0”为“3至15V”），易损坏接口电路的芯片，又不能和TTL电平相兼容，不能直接与TTL电路连接，需使用电平转换电路方可与TTL电路连接，并且抗干扰能力差。 | 逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示；接口信号电平值比RS232协议低了很多，就不像RS232协议那么容易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接，并且抗干扰能力也比RS232协议能力强。 |
| 连接接收器 | 在总线上只允许连接1个接收器，不支持多站收发功能。 | 在总线上允许连接多个收发器，最大可连接128个收发器 |
RS232
RS485
如何从通过Modbus RTU 从RS232/485读数据呢？
我们依然用python来演示。首先安装需要的包
pip install modbus_tk详细信息： https://pypi.python.org/pypi/modbus_tk
用到的模拟软件
- vspd虚拟串口：因为家里没有硬件，只有用虚拟串口假装已经连接了RS232/485
- Modbus Poll：Modbus主设备模拟软件
- Modbus Slave：Modbus从设备模拟软件
如果有兴趣也可以python自己写Master 和 Slave
- 用vspd虚拟串口在本机创建了虚拟串口COM1和COM2
2. 启动Modbus Poll 和 Modbus Slave 并分别连接COM1和COM2
connection ->connect
打开Communication Traffic显示连接成功，有数据传输
3. Modbus Poll 向 Modbus Slave发送数据
4. 断开Modbus Poll： Connction->Disconnect
5. 写python程序读取Slave数据。端口使用COM1（Poll断开后，COM1才可用）
数据读取成功！
我们这里只是浅尝辄止的演示了用python Modbus读数据。实际上后面的知识还有很多。比如读寄存器里的小数数据，读线圈，数据解析，读modbus TCP模式下的数据等等。推荐一本书，应该是行业内第一本
欢迎大家补充知识点，帮助所有读者一起成长。
源码
# -*- coding: utf_8 -*-
import serial
import modbus_tk
import modbus_tk.defines as cst
from modbus_tk import modbus_rtu
def mod(PORT="com1"):
red = []
alarm = ""
# 设定串口为从站
master = modbus_rtu.RtuMaster(serial.Serial(port=PORT, baudrate=9600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1))
master.set_timeout(5.0)
master.set_verbose(True)
# 读保持寄存器
red = master.execute(1, cst.READ_HOLDING_REGISTERS, 0, 9) # 这里可以修改需要读取的功能码
print(red)
alarm = "正常"
return list(red), alarm