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如何利用PHP与MODBUS TCP协议进行工控系统通信

M66 2025-06-06

MODBUS TCP协议概述

MODBUS TCP是一种基于TCP/IP的工业通信协议，常用于PLC、远程I/O、传感器和其他自动化设备之间的通信。该协议以太网为基础，支持功能包括数据读取、寄存器写入和设备控制等。

在通信架构中，MODBUS TCP通常由**主站（Master）发起请求，并由从站（Slave）**响应命令。这种结构使得主站可以高效地集中控制多个工业设备，从而实现数据集中采集和远程控制。

使用PHP构建MODBUS TCP通信模块

PHP虽然在Web开发中广泛使用，但也可以胜任某些工业通信任务，特别是在边缘计算或中间层系统中。以下是使用PHP实现MODBUS TCP通信的示例代码： 
<?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 = '';
        $bytes = socket_recv($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('192.168.0.1', 502);
$registers = $modbus->readRegisters(1, 0, 10);

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

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

这段代码展示了一个基本的ModbusTCP类，它通过PHP的socket函数实现与从站的连接、寄存器的读取与写入功能。在实际使用中，开发者只需初始化类实例，并传入设备IP和端口，即可实现工业设备的数据交互。

应用实例解析

在以上示例中，系统连接到了IP地址为`192.168.0.1`、端口为`502`的MODBUS从设备。通过`readRegisters`方法读取前10个寄存器的值，并逐一输出。最后，`writeRegister`方法将值`100`写入第一个寄存器。该过程反映了MODBUS TCP最常用的两个功能：数据读取与控制指令下发。

结语

本文详细介绍了如何使用PHP结合MODBUS TCP协议实现工业控制系统的数据通信。从协议结构到PHP实现，开发人员可以快速构建属于自己的通信模块，为工业自动化项目提供可靠的数据交互能力。尽管PHP并非传统的工业控制语言，但通过Socket编程，依旧可以胜任部分工控系统集成任务。

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

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