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C# 与 PLC 进行 Modbus RTU 通讯的核心是通过串口（RS485/RS232）发送符合 Modbus 协议的报文，实现数据读写。以下是详细实现步骤、关键代码及注意事项：

一、前期准备

1. 硬件连接

• PLC 需支持 Modbus RTU 协议（如西门子 S7-200/1200、三菱 FX5U（需扩展模块）、欧姆龙 CP1H 等）。

• 物理接口：通过 RS485 转换器（如 USB 转 RS485）连接 PC 与 PLC，确保接线正确（A 接 A，B 接 B，GND 可选接）。

2. 参数确认

• 双方需统一 波特率（如 9600）、数据位（8）、停止位（1）、校验位（无 / 奇 / 偶，常见 NONE）、从站地址（PLC 的 Modbus 从站号，如 1）。

二、实现方式（推荐使用类库）

手动解析 Modbus 报文较繁琐，推荐使用成熟类库简化开发，常用类库：

• NModbus4（开源，NuGet 可直接安装，支持 Modbus RTU/TCP）

• Modbus.Device（NModbus 的衍生版本，API 更简洁）

三、完整代码示例（基于 NModbus4）

1. 安装 NModbus4

在 Visual Studio 中，通过 NuGet 安装 NModbus4：

bash

Install-Package NModbus4

2. 核心代码（读写示例）

csharp

using System;using System.IO.Ports;using Modbus.Device;class PlcModbusRtu{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 1. 配置串口参数（需与PLC一致）
        string portName = "COM3";       // 串口名称（在设备管理器中查看）
        int baudRate = 9600;            // 波特率
        Parity parity = Parity.None;    // 校验位
        int dataBits = 8;               // 数据位
        StopBits stopBits = StopBits.One; // 停止位
        byte slaveAddress = 1;          // PLC的Modbus从站地址

        // 2. 初始化串口并连接
        using (SerialPort serialPort = new SerialPort(portName, baudRate, parity, dataBits, stopBits))
        {
            try
            {
                serialPort.Open();
                if (!serialPort.IsOpen)
                {
                    Console.WriteLine("串口打开失败！");
                    return;
                }

                // 3. 创建Modbus RTU主机
                IModbusSerialMaster master = ModbusSerialMaster.CreateRtu(serialPort);
                master.Transport.Retries = 3; // 通讯失败重试次数
                master.Transport.ReadTimeout = 1000; // 读取超时时间（毫秒）

                // 4. 读取PLC数据（示例：读取保持寄存器，地址0开始的2个寄存器）
                // 寄存器地址：Modbus协议中地址从0开始，需与PLC侧寄存器地址对应
                ushort startAddress = 0;     // 起始地址
                ushort numRegisters = 2;     // 读取数量
                ushort[] holdingRegisters = master.ReadHoldingRegisters(slaveAddress, startAddress, numRegisters);
                Console.WriteLine($"读取保持寄存器：[{string.Join(", ", holdingRegisters)}]");

                // 5. 向PLC写入数据（示例：向地址0写入单个寄存器）
                ushort writevalue = 1234;    // 写入值
                master.WriteSingleRegister(slaveAddress, startAddress, writevalue);
                Console.WriteLine($"向地址{startAddress}写入成功：{writevalue}");

                // 6. 读取输入寄存器（如PLC的模拟量输入，地址10开始的1个）
                ushort inputStartAddress = 10;
                ushort[] inputRegisters = master.ReadInputRegisters(slaveAddress, inputStartAddress, 1);
                Console.WriteLine($"读取输入寄存器（地址10）：{inputRegisters[0]}");
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine($"通讯错误：{ex.Message}");
            }
            finally
            {
                if (serialPort.IsOpen)
                    serialPort.Close();
            }
        }
        Console.ReadLine();
    }}

四、关键说明

1. 数据类型映射

• Modbus 寄存器为 16 位无符号整数（ushort），若 PLC 中是 32 位浮点数（如温度、压力），需将两个 ushort 拼接后转换：

  csharp

• // 示例：将寄存器[0]和[1]拼接为32位浮点数byte[] bytes = new byte[4];Buffer.BlockCopy(holdingRegisters, 0, bytes, 0, 4);float value = BitConverter.ToSingle(bytes, 0);

2. 地址注意事项

• 读保持寄存器（功能码 03）：用于读写 PLC 的可读写寄存器（如 VW 区）。

• 读输入寄存器（功能码 04）：用于读取 PLC 的只读寄存器（如模拟量输入 AIW 区）。

• PLC 的 Modbus 地址可能存在 “偏移”（如西门子 S7-200 中，VW0 对应 Modbus 地址 0），需查阅 PLC 手册确认映射关系。

• 功能码对应：

3. 抗干扰处理

• 增加重试机制（master.Transport.Retries）和超时控制，避免单次失败导致程序崩溃。

• 串口线远离动力线，必要时使用带屏蔽的 RS485 线，屏蔽层单端接地。

五、调试工具

若通讯失败，可先用工具排查问题：

• Modbus Poll（模拟主机读 PLC）

• Modbus Slave（模拟 PLC 测试 PC 程序）

• 确认串口是否被占用（通过设备管理器或 SerialPort.GetPortNames() 检查）。