使用Node-RED实现ModBus TCP到RTU的转换

在工业自动化领域，ModBus协议作为一种通用通信标准，被广泛应用于设备之间的数据交换。它主要包含ModBus RTU（用于串行通信）和ModBus TCP（用于以太网通信）两种协议。在一些应用场景中，需要将ModBus TCP数据转换为ModBus RTU格式或者是将ModBus RTU格式转换为ModBus TCP数据。本文将详细介绍如何使用Node-RED来实现ModBus TCP到RTU的协议互转。

Node-RED简介

Node-RED是一个基于Node.js的开源编程工具，它通过图形化界面，让用户能够通过拖拽节点来实现复杂的逻辑流处理。Node-RED支持多种协议，包括HTTP、MQTT、TCP/UDP等，同时也支持通过安装额外的节点来扩展其功能，如ModBus协议的支持。这使得Node-RED成为快速搭建物联网应用的理想选择。

Node-RED节点添加

添加一个TCP客户端，连接至对应服务器。

添加一个函数计算节点，输入如下函数：

var arr1=[0x0000, 0xC0C1, 0xC181, 0x0140, 0xC301, 0x03C0, 0x0280, 0xC241,

        0xC601, 0x06C0, 0x0780, 0xC741, 0x0500, 0xC5C1, 0xC481, 0x0440,

        0xCC01, 0x0CC0, 0x0D80, 0xCD41, 0x0F00, 0xCFC1, 0xCE81, 0x0E40,

        0x0A00, 0xCAC1, 0xCB81, 0x0B40, 0xC901, 0x09C0, 0x0880, 0xC841,

        0xD801, 0x18C0, 0x1980, 0xD941, 0x1B00, 0xDBC1, 0xDA81, 0x1A40,

        0x1E00, 0xDEC1, 0xDF81, 0x1F40, 0xDD01, 0x1DC0, 0x1C80, 0xDC41,

        0x1400, 0xD4C1, 0xD581, 0x1540, 0xD701, 0x17C0, 0x1680, 0xD641,

        0xD201, 0x12C0, 0x1380, 0xD341, 0x1100, 0xD1C1, 0xD081, 0x1040,

        0xF001, 0x30C0, 0x3180, 0xF141, 0x3300, 0xF3C1, 0xF281, 0x3240,

        0x3600, 0xF6C1, 0xF781, 0x3740, 0xF501, 0x35C0, 0x3480, 0xF441,

        0x3C00, 0xFCC1, 0xFD81, 0x3D40, 0xFF01, 0x3FC0, 0x3E80, 0xFE41,

        0xFA01, 0x3AC0, 0x3B80, 0xFB41, 0x3900, 0xF9C1, 0xF881, 0x3840,

        0x2800, 0xE8C1, 0xE981, 0x2940, 0xEB01, 0x2BC0, 0x2A80, 0xEA41,

        0xEE01, 0x2EC0, 0x2F80, 0xEF41, 0x2D00, 0xEDC1, 0xEC81, 0x2C40,

        0xE401, 0x24C0, 0x2580, 0xE541, 0x2700, 0xE7C1, 0xE681, 0x2640,

        0x2200, 0xE2C1, 0xE381, 0x2340, 0xE101, 0x21C0, 0x2080, 0xE041,

        0xA001, 0x60C0, 0x6180, 0xA141, 0x6300, 0xA3C1, 0xA281, 0x6240,

        0x6600, 0xA6C1, 0xA781, 0x6740, 0xA501, 0x65C0, 0x6480, 0xA441,

        0x6C00, 0xACC1, 0xAD81, 0x6D40, 0xAF01, 0x6FC0, 0x6E80, 0xAE41,

        0xAA01, 0x6AC0, 0x6B80, 0xAB41, 0x6900, 0xA9C1, 0xA881, 0x6840,

        0x7800, 0xB8C1, 0xB981, 0x7940, 0xBB01, 0x7BC0, 0x7A80, 0xBA41,

        0xBE01, 0x7EC0, 0x7F80, 0xBF41, 0x7D00, 0xBDC1, 0xBC81, 0x7C40,

        0xB401, 0x74C0, 0x7580, 0xB541, 0x7700, 0xB7C1, 0xB681, 0x7640,

        0x7200, 0xB2C1, 0xB381, 0x7340, 0xB101, 0x71C0, 0x7080, 0xB041,

        0x5000, 0x90C1, 0x9181, 0x5140, 0x9301, 0x53C0, 0x5280, 0x9241,

        0x9601, 0x56C0, 0x5780, 0x9741, 0x5500, 0x95C1, 0x9481, 0x5440,

        0x9C01, 0x5CC0, 0x5D80, 0x9D41, 0x5F00, 0x9FC1, 0x9E81, 0x5E40,

        0x5A00, 0x9AC1, 0x9B81, 0x5B40, 0x9901, 0x59C0, 0x5880, 0x9841,

        0x8801, 0x48C0, 0x4980, 0x8941, 0x4B00, 0x8BC1, 0x8A81, 0x4A40,

        0x4E00, 0x8EC1, 0x8F81, 0x4F40, 0x8D01, 0x4DC0, 0x4C80, 0x8C41,

        0x4400, 0x84C1, 0x8581, 0x4540, 0x8701, 0x47C0, 0x4680, 0x8641,

        0x8201, 0x42C0, 0x4380, 0x8341, 0x4100, 0x81C1, 0x8081, 0x4040];

// ModBus crc计算

function CRC16(arr,num){
   var crc16=0xFFFF;    var temp=null;    for(var i=0;i"">    {        temp=crc16&0xFF;        crc16=((crc16>>8)^arr1[(temp^arr[i])&0XFF]);    }    return crc16;}global.set("firstByte",msg.payload[0]);global.set("secondByte",msg.payload[1]);if(msg.payload[5] == msg.payload.length - 6){    var arr = [];    for (var i = 0; i < msg.payload.length - 6; i++) {        arr.push(msg.payload[i + 6]);    }        var crc16Value = CRC16(arr, arr.length);    arr.push(crc16Value&0x00ff);    arr.push(crc16Value >> 8);    return {payload:Buffer(arr)};
}

添加一个串口节点，串口连接设备，选择对应串口设备，这样就实现了ModBus TCP到RTU的数据转换，如果需要实现ModBus RTU到TCP的数据转换，同样添加一个函数计算节点，输入如下函数：

var arr1=[0x0000, 0xC0C1, 0xC181, 0x0140, 0xC301, 0x03C0, 0x0280, 0xC241,

        0xC601, 0x06C0, 0x0780, 0xC741, 0x0500, 0xC5C1, 0xC481, 0x0440,

        0xCC01, 0x0CC0, 0x0D80, 0xCD41, 0x0F00, 0xCFC1, 0xCE81, 0x0E40,

        0x0A00, 0xCAC1, 0xCB81, 0x0B40, 0xC901, 0x09C0, 0x0880, 0xC841,

        0xD801, 0x18C0, 0x1980, 0xD941, 0x1B00, 0xDBC1, 0xDA81, 0x1A40,

        0x1E00, 0xDEC1, 0xDF81, 0x1F40, 0xDD01, 0x1DC0, 0x1C80, 0xDC41,

        0x1400, 0xD4C1, 0xD581, 0x1540, 0xD701, 0x17C0, 0x1680, 0xD641,

        0xD201, 0x12C0, 0x1380, 0xD341, 0x1100, 0xD1C1, 0xD081, 0x1040,

        0xF001, 0x30C0, 0x3180, 0xF141, 0x3300, 0xF3C1, 0xF281, 0x3240,

        0x3600, 0xF6C1, 0xF781, 0x3740, 0xF501, 0x35C0, 0x3480, 0xF441,

        0x3C00, 0xFCC1, 0xFD81, 0x3D40, 0xFF01, 0x3FC0, 0x3E80, 0xFE41,

        0xFA01, 0x3AC0, 0x3B80, 0xFB41, 0x3900, 0xF9C1, 0xF881, 0x3840,

        0x2800, 0xE8C1, 0xE981, 0x2940, 0xEB01, 0x2BC0, 0x2A80, 0xEA41,

        0xEE01, 0x2EC0, 0x2F80, 0xEF41, 0x2D00, 0xEDC1, 0xEC81, 0x2C40,

        0xE401, 0x24C0, 0x2580, 0xE541, 0x2700, 0xE7C1, 0xE681, 0x2640,

        0x2200, 0xE2C1, 0xE381, 0x2340, 0xE101, 0x21C0, 0x2080, 0xE041,

        0xA001, 0x60C0, 0x6180, 0xA141, 0x6300, 0xA3C1, 0xA281, 0x6240,

        0x6600, 0xA6C1, 0xA781, 0x6740, 0xA501, 0x65C0, 0x6480, 0xA441,

        0x6C00, 0xACC1, 0xAD81, 0x6D40, 0xAF01, 0x6FC0, 0x6E80, 0xAE41,

        0xAA01, 0x6AC0, 0x6B80, 0xAB41, 0x6900, 0xA9C1, 0xA881, 0x6840,

        0x7800, 0xB8C1, 0xB981, 0x7940, 0xBB01, 0x7BC0, 0x7A80, 0xBA41,

        0xBE01, 0x7EC0, 0x7F80, 0xBF41, 0x7D00, 0xBDC1, 0xBC81, 0x7C40,

        0xB401, 0x74C0, 0x7580, 0xB541, 0x7700, 0xB7C1, 0xB681, 0x7640,

        0x7200, 0xB2C1, 0xB381, 0x7340, 0xB101, 0x71C0, 0x7080, 0xB041,

        0x5000, 0x90C1, 0x9181, 0x5140, 0x9301, 0x53C0, 0x5280, 0x9241,

        0x9601, 0x56C0, 0x5780, 0x9741, 0x5500, 0x95C1, 0x9481, 0x5440,

        0x9C01, 0x5CC0, 0x5D80, 0x9D41, 0x5F00, 0x9FC1, 0x9E81, 0x5E40,

        0x5A00, 0x9AC1, 0x9B81, 0x5B40, 0x9901, 0x59C0, 0x5880, 0x9841,

        0x8801, 0x48C0, 0x4980, 0x8941, 0x4B00, 0x8BC1, 0x8A81, 0x4A40,

        0x4E00, 0x8EC1, 0x8F81, 0x4F40, 0x8D01, 0x4DC0, 0x4C80, 0x8C41,

        0x4400, 0x84C1, 0x8581, 0x4540, 0x8701, 0x47C0, 0x4680, 0x8641,

        0x8201, 0x42C0, 0x4380, 0x8341, 0x4100, 0x81C1, 0x8081, 0x4040];

// ModBus crc计算

function CRC16(arr,num){
   var crc16=0xFFFF;    var temp=null;    for(var i=0;i-2;++i)< div="">    {        temp=crc16&0xFF;        crc16=((crc16>>8)^arr1[(temp^arr[i])&0XFF]);    }    return crc16;}var crc16Value = CRC16(msg.payload,msg.payload.length);if((msg.payload[msg.payload.length-1] == (crc16Value>>8))&&(msg.payload[msg.payload.length-2] == (crc16Value&0x00ff))){    var arr=[];    arr.push(global.get('firstByte'),global.get('secondByte'),0,0,0,msg.payload.length-2);    for(var i=0;i-2;i++)< div="">    {        arr.push(msg.payload[i]);    }    return {payload:Buffer(arr)};
}

这样就能实现ModBus RTU到TCP的转换。

最后添加一个TCP客户端节点，连接到对应服务器，这样就能实现数据转换。

注意事项

• 串口连接需要选择对应串口参数，如波特率、数据位等。

• TCP连接需要连接对应服务器。

总结

通过上述步骤，我们利用Node-RED实现了ModBus TCP到RTU以及ModBus RTU到TCP的协议转换。

亿佰特串口服务器推荐

亿佰特串口服务器产品涵盖单串口服务器、多串口服务器、Wi-Fi串口服务器以及串口服务器模组等，可提供串口转网络功能，能够将串口数据转换成TCP/IP协议数据，实现串口与网络的双向透明传输。被广泛应用于考勤系统、机房监控、电力监控等场景。