PHP實現MODBUS TCP通信：打造工業自動化的數據交互方案

MODBUS TCP協議概述

MODBUS TCP是一種基於TCP/IP的工業通信協議，常用於PLC、遠程I/O、傳感器和其他自動化設備之間的通信。該協議以太網為基礎，支持功能包括數據讀取、寄存器寫入和設備控制等。

在通信架構中，MODBUS TCP通常由**主站（Master）發起請求，並由從站（Slave）**響應命令。這種結構使得主站可以高效地集中控制多個工業設備，從而實現數據集中採集和遠程控制。

使用PHP構建MODBUS TCP通信模塊

PHP雖然在Web開發中廣泛使用，但也可以勝任某些工業通信任務，特別是在邊緣計算或中間層系統中。以下是使用PHP實現MODBUS TCP通信的示例代碼：

<?php
class ModbusTCP {
    private $socket;

    public function __construct($ip, $port) {
        $this-> socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
        socket_connect($this->socket, $ip, $port);
    }

    public function readRegisters($slaveId, $registerAddress, $registerCount) {
        $buffer = pack("nnnn", $slaveId, 0x03, $registerAddress, $registerCount);
        socket_send($this->socket, $buffer, strlen($buffer), 0);

        $response = &#39;&#39;;
        $bytes = socket_recv($this->socket, $response, 2048, MSG_WAITALL);

        $registers = unpack("n*", substr($response, 9));
        return $registers;
    }

    public function writeRegister($slaveId, $registerAddress, $registerValue) {
        $buffer = pack("nnn", $slaveId, 0x06, $registerAddress, $registerValue);
        socket_send($this->socket, $buffer, strlen($buffer), 0);
    }

    public function __destruct() {
        socket_close($this->socket);
    }
}

// 使用示例$modbus = new ModbusTCP(&#39;192.168.0.1&#39;, 502);
$registers = $modbus->readRegisters(1, 0, 10);

foreach ($registers as $address => $value) {
    echo "Register $address: $value\n";
}

$modbus->writeRegister(1, 0, 100);

這段代碼展示了一個基本的ModbusTCP類，它通過PHP的socket函數實現與從站的連接、寄存器的讀取與寫入功能。在實際使用中，開發者只需初始化類實例，並傳入設備IP和端口，即可實現工業設備的數據交互。

應用實例解析

在以上示例中，系統連接到了IP地址為`192.168.0.1`、端口為`502`的MODBUS從設備。通過`readRegisters`方法讀取前10個寄存器的值，並逐一輸出。最後，`writeRegister`方法將值`100`寫入第一個寄存器。該過程反映了MODBUS TCP最常用的兩個功能：數據讀取與控制指令下發。

結語

本文詳細介紹瞭如何使用PHP結合MODBUS TCP協議實現工業控制系統的數據通信。從協議結構到PHP實現，開發人員可以快速構建屬於自己的通信模塊，為工業自動化項目提供可靠的數據交互能力。儘管PHP並非傳統的工業控制語言，但通過Socket編程，依舊可以勝任部分工控系統集成任務。

參考文獻：
[1] MODBUS Application Protocol Specification v1.1b3 — https://modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b3.pdf