Modbus Studio (免费的Modbus主从机软件)

1. 软件用途

Modbus Studio 是一个用于 Modbus RTU / Modbus TCP 调试的桌面工具，主要用于：

• 作为 Client 连接真实设备并读取、写入点位。
• 作为 Server 模拟从站，供其他主站软件或设备读取、写入。
• 使用寄存器字典统一管理地址、名称、数据类型、倍率、单位、权限和备注。
• 保存工程文件，恢复 Client 数据、Server 数据、寄存器字典、连接配置和报文日志。

2. 为什么要做这个软件

在日常上位机、控制器、传感器和 PLC 调试中，很多工程师会使用 Modbus Poll 和 Modbus Slave 这类工具。它们很经典，也很稳定，但在实际项目交付和反复联调时，会遇到一些不方便的地方。

2.1 Modbus Poll 的常见问题

Modbus Poll 适合快速读取某一段寄存器，但它更偏“地址段调试”，不是“工程点位调试”。项目点位多了以后，常见问题包括：

• 点位含义需要额外查表，地址 40001 到底是什么变量、单位是什么、倍率是多少，不在工具里形成统一上下文。
• 多种数据类型需要人工切换或手动换算，例如 UINT16、INT16、FLOAT_ABCD、倍率 0.1 等，容易算错。
• 每次调试不同设备时，都要重新配置功能码、起始地址、数量和显示格式。
• 读取和写入更关注原始寄存器，不够贴近“温度、压力、状态、设定值”这类工程变量。
• 工程资料、报文日志、点位说明通常散落在 Excel、截图、聊天记录和测试记录中，后续复现困难。

2.2 Modbus Slave 的常见问题

Modbus Slave 适合临时模拟从站，但它通常更关注四个数据区本身，而不是项目字典。实际模拟设备时会遇到：

• Server 模拟数据和 Client 读取点位往往需要分别配置，两个工具之间不能自然复用同一份点位表。
• 模拟保持寄存器、输入寄存器、线圈、离散输入时，点位名称、单位、倍率和备注不够直观。
• 外部主站写入后，虽然寄存器值变化了，但不容易直接看出对应的是哪个业务变量。
• 项目切换后，模拟数据、连接参数和点位说明不容易完整恢复。
• Client 调试和 Server 仿真分属两个工具，报文日志、工程配置和测试状态无法统一管理。

2.3 Modbus Studio 要解决什么

Modbus Studio 的目标不是简单复制 Modbus Poll 或 Modbus Slave，而是把常见 Modbus 调试过程整理成一个完整工程：

• 用一份“寄存器字典”同时驱动 Client 和 Server。
• Client 只读取字典里定义的点位，不读无关地址。
• Server 只模拟字典里定义的点位，不生成无意义的固定地址表。
• 每个点位都有地址、名称、数据类型、长度、读写权限、倍率、单位和备注。
• 原始 HEX 和工程解析值同时显示，写入解析值时自动反算为设备原始值。
• TCP / RTU Client、TCP / RTU Server、报文日志和工程管理放在同一个软件里。
• 工程文件可以保存连接配置、Client 数据、Server 数据、寄存器字典和报文日志，方便下次继续调试或交付给同事。

简单来说，Modbus Poll 和 Modbus Slave 更像“协议调试工具”，而 Modbus Studio 更想做成“项目调试工作台”。它让一次调试留下完整的工程上下文，而不是只留下几个临时地址和一堆零散截图。

3. 启动软件

Modbus Studio\Modbus Studio.exe

4. 基本使用流程

推荐按以下顺序使用：

1. 在“寄存器字典”中配置点位。
2. 在“Client”中连接设备，软件会按字典自动循环读取。
3. 如需模拟从站，在“Server”中按同一份字典配置数据并启动服务。
4. 在“报文日志”中查看 TX/RX 原始报文和解析结果。
5. 在“工程管理”中保存为 .mbs 工程文件。

5. 寄存器字典

寄存器字典是软件的核心。Client 和 Server 都会根据字典中的地址和长度工作，不会读取或显示字典之外的点位。

5.1 字典字段说明

字段	说明
分组	用于分类点位，例如“温度传感器”“系统状态”。
地址	Modbus 显示地址，例如 40001。
名称	点位名称，例如“设定温度”。
数据类型	解析原始值时使用的数据格式。
长度	占用的 16 位寄存器数量，位区通常为 1。
读写权限	R 只读、W 只写、RW 读写。
比例因子	用于工程值换算。
单位	显示单位，例如 ℃、kPa、%。
备注	点位用途、范围或调试说明。

5.2 地址范围

地址范围	Modbus 区域	Client 行为	Server 行为
00001 - 09999	线圈 Coil	可读取，可写线圈	可模拟，可切换开关值
10001 - 19999	离散输入 Discrete Input	可读取，只读	可模拟，只读区
30001 - 39999	输入寄存器 Input Register	可读取，只读	可模拟寄存器值
40001 - 49999	保持寄存器 Holding Register	可读取，可写寄存器	可模拟寄存器值

说明：界面中填写的是常见 Modbus 显示地址，协议报文会自动转换为零基地址。例如 40001 会转换为协议地址 0。

5.3 数据类型

支持的数据类型：

• UINT16
• INT16
• UINT32
• INT32
• FLOAT_ABCD
• FLOAT_CDAB
• FLOAT_BADC
• FLOAT_DCBA
• BCD
• BIT

选择数据类型后，软件会自动给出推荐长度，用户也可以手动修改。

5.4 比例因子

界面显示的解析值与设备原始值之间按比例因子换算：

解析值 = 原始值 × 比例因子
原始值 = 解析值 ÷ 比例因子

示例：

原始值	比例因子	界面解析值
250	0.1	25
1234	0.01	12.34

写入“解析值”时，软件会自动反算为原始寄存器值再发送。

6. Client 使用

Client 页面用于连接真实 Modbus 设备。

6.1 连接 RTU 设备

1. 在左侧“连接配置”选择协议类型为 Modbus RTU。
2. 点击“刷新”获取串口列表。
3. 选择端口、波特率、数据位、停止位、校验位和超时时间。
4. 点击“连接 RTU”。
5. 连接成功后，状态会显示为已连接。

6.2 连接 TCP 设备

1. 在左侧“连接配置”选择协议类型为 Modbus TCP。
2. 输入主机地址，例如 127.0.0.1。
3. 输入端口，例如 502。
4. 设置超时时间。
5. 点击“连接 TCP”。

6.3 自动读取

Client 不再依赖手动输入功能码、起始地址和数量。连接成功后，软件会根据寄存器字典自动循环读取：

• 线圈区使用 01。
• 离散输入区使用 02。
• 保持寄存器区使用 03。
• 输入寄存器区使用 04。

可在顶部设置“循环周期”，单位为毫秒。

6.4 合并读取

“合并读取”开启后，软件会尝试把相邻或接近的字典点位合并为较少的读取请求，减少报文数量。

适合：

• 点位地址连续。
• 设备支持一次读取较长寄存器数量。

如果设备对读取范围要求严格，或不允许读取未定义地址，可以关闭“合并读取”。

6.5 数据显示

Client 表格显示：

列名	说明
地址	字典中的显示地址。
名称	点位名称、数据类型和长度。
原始值 / 状态	寄存器显示 HEX，位区显示开关状态。
解析值	根据数据类型和比例因子计算后的值。
倍率/单位	当前点位的比例因子和单位。
权限	R、W 或 RW。
备注	字典备注。

读取失败的行会高亮提示，方便定位某个地址或长度配置错误。

6.6 写入线圈

满足以下条件时可以写线圈：

• 地址在 00001 - 09999。
• 权限为 W 或 RW。
• 当前已经连接设备。

操作方法：

1. 在 Client 表格中找到线圈点位。
2. 点击“原始值 / 状态”列中的开关。
3. 软件会发送写线圈报文。

6.7 写入保持寄存器

满足以下条件时可以写保持寄存器：

• 地址在 40001 - 49999。
• 权限为 W 或 RW。
• 当前已经连接设备。

支持两种写入方式：

写入位置	说明
原始值 / 状态	输入 HEX 原始值，例如 0064 或 0000 0064。
解析值	输入工程值，软件按数据类型和比例因子自动编码。

输入完成并确认后，软件会立即写入设备。写入期间如果正在轮询，软件会短暂停止轮询，写入完成后再恢复。

7. Server 使用

Server 页面用于模拟 Modbus 从站。

7.1 Server 数据来源

Server 不再生成固定地址表，而是完全根据寄存器字典显示数据。

如果某个区域为空，说明寄存器字典中没有该区域的地址。

7.2 启动 TCP Server

1. 进入“Server”页面。
2. 协议类型选择 Modbus TCP。
3. 设置监听地址，例如 0.0.0.0。
4. 设置监听端口，例如 502。
5. 点击“启动服务”。

提示：Windows 上监听 502 端口可能需要管理员权限。调试时可使用 1502、5020 等普通端口。

7.3 启动 RTU Server

1. 协议类型选择 Modbus RTU。
2. 选择串口和波特率。
3. 设置从机地址。
4. 点击“启动服务”。

RTU Server 需要真实串口或虚拟串口工具配合测试。

7.4 编辑 Server 数据

Server 表格按四个区域切换：

• 线圈 0xxxx
• 离散输入 1xxxx
• 输入寄存器 3xxxx
• 保持寄存器 4xxxx

位区可以直接切换开关值。寄存器区可以编辑：

• 原始值 HEX
• 解析值

如果服务已经启动，修改会立即同步到 Server 内部数据区，外部主站下一次读取即可获得新值。

7.5 外部主站写入

当外部主站写入线圈或保持寄存器时：

• Server 会更新对应字典点位的值。
• 报文会记录到“报文日志”。
• “请求计数”会增加。

8. 报文日志

报文日志用于查看通信过程。

显示内容包括：

字段	说明
时间	报文发生时间。
方向	TX 发送或 RX 接收。
协议	RTU 或 TCP。
数据	原始十六进制报文。
解析结果	软件解析后的简要说明。
耗时	本次事务耗时，单位 ms。
状态	发送、成功或失败。

日志最多保留 1000 条。可以点击“清空日志”清除当前日志。

9. 工程管理

工程文件使用 .mbs 格式，本质是 JSON 文本文件。

9.1 新建工程

点击“新建工程”会清空当前配置，包括：

• 连接配置
• Client 数据
• Server 数据
• 寄存器字典
• 报文日志
• 工程路径

如果当前工程有未保存修改，软件会先弹出确认提示。

9.2 保存工程

点击“保存工程”会保存当前所有数据，包括：

• 工程名称、描述、版本
• RTU / TCP 连接配置
• Client 从机地址、轮询周期、合并读取配置
• Client 已读取的数据
• Server 配置和当前模拟数据
• 寄存器字典
• 报文日志
• Server 请求计数

第一次保存会弹出文件路径选择框。

9.3 另存为

点击“另存为”会强制选择新路径，并把当前工程路径切换到新文件。

9.4 打开工程

点击“打开工程”选择 .mbs 文件后，软件会恢复保存时的所有配置和数据。

9.5 最近工程

最近打开或保存的工程会显示在“最近工程”列表中。点击项目可快速打开；点击删除图标只会移除最近记录，不会删除磁盘上的工程文件。

10. 常见问题

10.1 TCP 连接失败

检查：

• IP 地址是否正确。
• 端口是否正确。
• Server 是否已经启动。
• 防火墙是否阻止连接。
• 如果本机测试，Client 主机地址可填 127.0.0.1。

10.2 RTU 串口连接失败

检查：

• 串口是否被其他软件占用。
• 波特率、数据位、停止位、校验位是否与设备一致。
• USB 转串口驱动是否正常。
• 从机地址是否正确。

10.3 某些点位读取失败

检查：

• 字典地址是否在正确范围。
• 数据类型长度是否正确。
• 设备是否允许读取该地址。
• 合并读取是否读到了设备不支持的空洞地址。

可以尝试关闭“合并读取”后再测试。

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