PHP通过Modbus Tcp实时获取设备数据

前言：

最近接触了一个关于PLC工控的小项目，大概场景是，对方一个茶叶工厂。已经通过各种设备组成了自动化的工控系统。并且也让我的一个朋友做了茶园监控和茶园天气环境等的web页面展示，但是还没有工控设备的数据显示。

需求：

工控设备已经连接到了一台作为上机位的电脑上，所以要获取设备数据。需要在同一局域网上，通过modbus tcp请求对方已经开放的端口。拿到数据储存到数据库，最后web界面只用按时间顺序获取数据库的数据。

因为访问对方电脑需要他们提供授权，所以这里演示就以modbus的调试工具，以及后面PHP代码请求示例。

工具：

1.  Modbus Slave：从机端模拟软件，这里测试可以把他作为服务端，PHP为客户端就是取该机子的数据。
2.   Modbus Poll：主机仿真器，用于测试和调试Modbus从设备，这里测试也只是把他当做客户端使用。
3. ModScan32：  主机/从机模拟程序，以后介绍。
4. MThings：一个国产免费软件，既可以模拟主机设备又可以模拟从机设备，以后介绍。

工具操作：

Modbus Slave

1. 创建TCP/IP连接。

(1). 点击connection->connection，弹出参数窗口，可以按下面确认。

(2). 配置函数，点击setup->slave definition，弹出参数窗口，默认OK就可以。

(3). 修改某项数据的值，双击对应的框，弹出后修改OK就可以。

2. 从机参数说明：

(1). ID, 机子的设备标识，是slave definition的slave ID
(2). F, 当前节点的函数码，主机获取代码获取设置数据，需要指定的函数。

3. 查看发送和接收数据明细。

(1). 点击display，弹出面板。

注意modbus slave每次连接只能维持10分钟可能是没有激活。

Modbus Poll

1. 通过Tcp获取从机上的数据。

(1). 连接，点击connection->connection, 选择TCP/IP。

(2). 修改为slave机子对应的IP地址和端口，点击保存。

(3). 连接成功后，查看读写定义，可以按指定slave配置修改。

(4). 连接失败，Mbpoll面板会提示红色字体。面板文字说明如下。Tx = 4表示向主站发送数据帧次数，图中为4次； Error = 0表示通讯错误次数，图中为0次； ID = 1表示模拟的Modbus子设备的设备地址，图中地址为1；F = 03表示所使用的Modbus功能码，图中为03功能码； SR = 1000ms表示扫描周期。红字部分，表示当前的错误状态，“No Connection”表示未连接状态。

(5). 查看读写数据。

PHP代码演示：

modbus类库包下载。

composer require adduc/phpmodbus

编写请求

"03 Read Holding Registers"函数示例代码。

<?php
/**
* author: bqs
* desc: 请求modbus地址
* 公众号： ZERO开发
*/

require_once 'vendor/adduc/phpmodbus/Phpmodbus/ModbusMaster.php';

    // Modbus master UDP
    $modbus = new ModbusMaster("127.0.0.1", "TCP");
    
    // Read multiple registers
    try {
        $recData = $modbus->readMultipleRegisters(1, 0, 5);
    }
    catch (Exception $e) {
        // Print error information if any
        echo $modbus;
        echo $e;
        exit;
    }
    
    var_dump($recData);die;
    
    // Print data in string format
    echo PhpType::bytes2string($recData);


?>

环境要求。

1. PHP的LAMP环境已经搭建完毕

2. 可以不用配置虚拟域名，直接localhost访问modubus_tcp_pro.php文件

3. PHP版本最好是5.5，因为7.0以上运行会对类的构造函数命名报错

4. PHP5.5扩展开启了php_sockets

5. 运行成功后，返回数据，数组的索引需要计算匹配modbus slave的地址名

6. 计算方式:

(索引-1)/24. readMultipleRegisters说明。参数1：unitId, modbus设备ID，参考slave的slave ID参数2：reference，地址号，在设备内存中，数据的地址引用，参考slave配置的地址参数3：quantity，线圈，要去设备中读取的数据量，参考slave配置的quantity 5. 请求异常的几种情况。

(1). socket_connect() failedslave的连接停止了，需要重新开启。(2). Modbus response error code: 2 (ILLEGAL DATA ADDRESS)

从机设备上数据的内容地址不对，可以根据slave的definition的参数，报错可以查看ModbusMaster类的responseCode方法。请求的quantity数超过slave定义的quantity数量也会报内容地址错误，请求只能小于定义的数量。

7. 关于返回的数组。

如果请求的是5个数据，phpmodbus会返回元素为10的数组。如果是2个，则返回4个元素数组，以此类推。

8. 关于返回数组与slave的数据块地址数据对应的方式。

9. 获取设备上指定数据块的实际的数据。

(1). 枚举某数据块下索引对应的标识。

$devicesDataBlock = [
        "0" => "weather",
        "1" => "water",
        "2" => "voice",
        "3" => "electric",
        "4" => "air"
    ];

(2). 根据返回数组的过滤出有用的索引，并匹配设备数据标识。实际的数据块索引 = (返回数组的索引-1)/2 前提处于2的不能有余数，所以只需要对结果做判断，完整代码如下。

<?php
/**
* author: bqs
* desc: 请求modbus地址
* 公众号： ZERO开发
*/

require_once 'vendor/adduc/phpmodbus/Phpmodbus/ModbusMaster.php';

    // Modbus master UDP
    $modbus = new ModbusMaster("127.0.0.1", "TCP");
    
    // Read multiple registers
    try {
        $recData = $modbus->readMultipleRegisters(1, 0, 5);
    }
    catch (Exception $e) {
        // Print error information if any
        echo $modbus;
        echo $e;
        exit;
    }
    
    // 数据库设备的数据描述
    $devicesDataBlock = [
        "0" => "weather",
        "1" => "water",
        "2" => "voice",
        "3" => "electric",
        "4" => "air"
    ];
    
    $realData = [];
    
    foreach($recData as $key => $value) {
        $indexs = ($key-1)/2;
        if (($key-1)%2 == 0) {
            $realData[$devicesDataBlock[$indexs]] = $value;
        }
    }
    
    var_dump($realData);die;
    
    // Print data in string format
    echo PhpType::bytes2string($recData);
    
    // 00050000000601030000000A


?>