UA-112 + MODBUS + Python

Создано: 20.10.2013 09:01

Еще как осенью прошлого года мне было поручено "подключить к компьютеру" прибор UA-112. Увы но на протяжении нескольких месяцев у меня не было не сил не времени этим заниматься. Мои первые попытки натолкнулись на проблему распиновки порта прибора и собственно протокола MODBUS, который был необходим для реализации "общения" с прибором. Уже как пару недель я справился с заданием потому выкладываю небольшой модуль с функцией считывания входящих регистров как пример работы с протоколом MODBUS для прибора UA-112. В его написании мне очень сильно помог pyuser за что ему моя огромная благодарность. И если честно то большая часть этого модуля это его заслуга. Я только подстроил его к требованиям UA-112 и добавил пару условий.

Все настолько просто потому было непонятно:

Да да именно так. Ведь MODBUS это протокол который имеет четкий формат. Потому необходимо использовать С структуры для формирования запроса. Да и сама контрольная сумма у меня вызывала некоторые непонятки. Пусть код скажет сам за себя:

import serial
import time
import struct

#~ Table of CRC values for high–order byte
auchCRCHi = [
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40]

#~ Table of CRC values for low–order byte
auchCRCLo = [
0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4,
0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A, 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD,
0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7,
0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4, 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE,
0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2,
0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB,
0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91,
0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88,
0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80,
0x40]
##########################################################################



def crc16 (data):
    uchCRCHi = 0xFF   # high byte of CRC initialized
    uchCRCLo = 0xFF   # low byte of CRC initialized
    uIndex   = 0x0000 # will index into CRC lookup table

    for ch in data :
        uIndex   = uchCRCLo ^ ord(ch)
        uchCRCLo = uchCRCHi ^ auchCRCHi[uIndex]
        uchCRCHi = auchCRCLo[uIndex]
    return (uchCRCHi << 8 | uchCRCLo)

def UA_112(com, id, command, channel, amount):
    query = struct.pack(">2b2h", id, command, channel, amount) # Переводим в типы С первую часть запроса
    crc   = struct.pack("=H", crc16(query)) # и полученной первой части запроса получаем контрольную сумму
    com.write(query + crc) # Пишем запрос в порт
    ret = [] # Готовим список для вывода функции
    header = com.read(3) # считываем "заголовок" ответа
    try:
        h1, h2, n = struct.unpack("=3b", header) # пытаемся перевести его из типов С в типы питона
    except:
        return None
    else:
        ret.append(h1) # добавляем к списку вывода первую часть "заголовка" (адрес прибора)
        ret.append(h2) # добавляем к списку вывода вторую часть "заголовка" (функция протокола)
        ret.append(n / 2) # добавляем к списку вывода третью часть "заголовка" разделенную на два (количество полученных байт на два)
        data = com.read(n) # считываем определенное количество байт для ответа (каждая пара байт это значение регистра)
        data_unpack = struct.unpack(">%dh" % (n // 2), data) # переводим в типы питона полученные байты
        cs = com.read(2) # читаем из порта два байта контрольной суммы
        cs_unpack = struct.unpack("=H", cs) # переводим в типы питона полученные байты контрольной суммы

        for r in data_unpack: # перебираем значения регистров
            if r  == 1023: # если значение равно 1023 это означает что канал измерения находиться в обрыве
               ret.append('--.-') # подобная последовательность символов на ЖК дисплее прибора обозначает обрыв канала
            else:
               ret.append(r / 10.) # если значение не равно 1023 тогда делим на 10 для получения числа которое отображается на ЖК дисплее прибора

        if cs_unpack[0] == crc16(header + data): # если контрольная сумма полученных байт "заголовка" ответа и байтов данных не совпадает с контрольной суммой рассчитанной прибором это означает что данные были получены неправильные и функция возвращает None
            return ret # если контрольные суммы совпали то выводом функции становиться "список вывода"
        else:
            return None

def main():
    com = serial.Serial(port='COM3', baudrate=19200, timeout=3.0,
        parity=serial.PARITY_NONE, stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
        bytesize=serial.EIGHTBITS)
    for i in xrange(100):
        y = UA_112(com, 1, 4, 0, 6)
        print y
        time.sleep(2)

    return 0

if __name__ == '__main__': main()

скачать файл можно здесь.

Если вы читаете эту статью с целью подключения другого прибора то обратите внимание на строчку где указывается специфика UA-112, а именно: настройка порта (baudrate=19200, timeout=3.0, parity=serial.PARITY_NONE, stopbits=serial.STOPBITS_ONE, bytesize=serial.EIGHTBITS) выполняется по требованиям документации и деление на 10 значений регистров тоже оговорена в документации к прибору. А так в целом я не хочу расписывать все (но по моему это я уже сделал) потому на этом все. Спасибо за внимание.

python