シリアルインターフェイスでmodbusデバイスを制御する必要があります。私はmodbusの経験がありません。しかし、私の短い研究により、いくつかのmodbusライブラリが明らかになりました
長所/短所は何ですか、さらに良い選択肢がありますか?
ほぼ同じ問題に直面しました-python modbus master implementationを選択するライブラリですが、私の場合はシリアル通信(modbus RTU)のため、私の観測はmodbus RTUに対してのみ有効です。
私の試験では、ドキュメントにあまり注意を払いませんでしたが、シリアルRTUマスターの例はmodbus-tkで見つけるのが最も簡単でしたが、まだwikiなどにないソースにあります。
特徴的な機能:シリアルストリーム( 作成者による投稿 )に依存し、シリアルタイムアウトを動的に設定する必要があります。そうしないと、パフォーマンスが低下します(可能な限り長い応答のためにシリアルタイムアウトを調整する必要があります)
特徴的な機能:データのシリアルバッファーをプローブし、応答をすばやく組み立てて返します。
6か月以上、最高のパフォーマンス/ CPU負荷率のためにpymodbusを使用していましたが、リクエストレートが高くなると信頼できない応答が深刻な問題になり、最終的にはより高速な組み込みシステムに移行し、最適なmodbus-tkのサポートを追加しました。
私の目標は、最短の応答時間を達成することでした。
コード:
import time
import traceback
import serial
import modbus_tk.defines as tkCst
import modbus_tk.modbus_rtu as tkRtu
import minimalmodbus as mmRtu
from pymodbus.client.sync import ModbusSerialClient as pyRtu
slavesArr = [2]
iterSp = 100
regsSp = 10
portNbr = 21
portName = 'com22'
baudrate = 153600
timeoutSp=0.018 + regsSp*0
print "timeout: %s [s]" % timeoutSp
mmc=mmRtu.Instrument(portName, 2) # port name, slave address
mmc.serial.baudrate=baudrate
mmc.serial.timeout=timeoutSp
tb = None
errCnt = 0
startTs = time.time()
for i in range(iterSp):
for slaveId in slavesArr:
mmc.address = slaveId
try:
mmc.read_registers(0,regsSp)
except:
tb = traceback.format_exc()
errCnt += 1
stopTs = time.time()
timeDiff = stopTs - startTs
mmc.serial.close()
print mmc.serial
print "mimalmodbus:\ttime to read %s x %s (x %s regs): %.3f [s] / %.3f [s/req]" % (len(slavesArr),iterSp, regsSp, timeDiff, timeDiff/iterSp)
if errCnt >0:
print " !mimalmodbus:\terrCnt: %s; last tb: %s" % (errCnt, tb)
pymc = pyRtu(method='rtu', port=portNbr, baudrate=baudrate, timeout=timeoutSp)
errCnt = 0
startTs = time.time()
for i in range(iterSp):
for slaveId in slavesArr:
try:
pymc.read_holding_registers(0,regsSp,unit=slaveId)
except:
errCnt += 1
tb = traceback.format_exc()
stopTs = time.time()
timeDiff = stopTs - startTs
print "pymodbus:\ttime to read %s x %s (x %s regs): %.3f [s] / %.3f [s/req]" % (len(slavesArr),iterSp, regsSp, timeDiff, timeDiff/iterSp)
if errCnt >0:
print " !pymodbus:\terrCnt: %s; last tb: %s" % (errCnt, tb)
pymc.close()
tkmc = tkRtu.RtuMaster(serial.Serial(port=portNbr, baudrate=baudrate))
tkmc.set_timeout(timeoutSp)
errCnt = 0
startTs = time.time()
for i in range(iterSp):
for slaveId in slavesArr:
try:
tkmc.execute(slaveId, tkCst.READ_HOLDING_REGISTERS, 0,regsSp)
except:
errCnt += 1
tb = traceback.format_exc()
stopTs = time.time()
timeDiff = stopTs - startTs
print "modbus-tk:\ttime to read %s x %s (x %s regs): %.3f [s] / %.3f [s/req]" % (len(slavesArr),iterSp, regsSp, timeDiff, timeDiff/iterSp)
if errCnt >0:
print " !modbus-tk:\terrCnt: %s; last tb: %s" % (errCnt, tb)
tkmc.close()
結果:
platform:
P8700 @2.53GHz
WinXP sp3 32bit
Python 2.7.1
FTDI FT232R series 1220-0
FTDI driver 2.08.26 (watch out for possible issues with 2.08.30 version on Windows)
pymodbus version 1.2.0
MinimalModbus version 0.4
modbus-tk version 0.4.2
100 x 64レジスタの読み取り:
省電力なし
timeout: 0.05 [s]
Serial<id=0xd57330, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.05, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 9.135 [s] / 0.091 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 6.151 [s] / 0.062 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 2.280 [s] / 0.023 [s/req]
timeout: 0.03 [s]
Serial<id=0xd57330, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.03, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 7.292 [s] / 0.073 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 3.170 [s] / 0.032 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 2.342 [s] / 0.023 [s/req]
timeout: 0.018 [s]
Serial<id=0xd57330, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.018, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 4.481 - 7.198 [s] / 0.045 - 0.072 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 3.045 [s] / 0.030 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 2.342 [s] / 0.023 [s/req]
最大節電
timeout: 0.05 [s]
Serial<id=0xd57330, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.05, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 10.289 [s] / 0.103 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 6.074 [s] / 0.061 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 2.358 [s] / 0.024 [s/req]
timeout: 0.03 [s]
Serial<id=0xd57330, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.03, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 8.166 [s] / 0.082 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 4.138 [s] / 0.041 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 2.327 [s] / 0.023 [s/req]
timeout: 0.018 [s]
Serial<id=0xd57330, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.018, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 7.776 [s] / 0.078 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 3.169 [s] / 0.032 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 64 regs): 2.342 [s] / 0.023 [s/req]
100 x 10レジスタの読み取り:
省電力なし
timeout: 0.05 [s]
Serial<id=0xd56350, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.05, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 6.246 [s] / 0.062 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 6.199 [s] / 0.062 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 1.577 [s] / 0.016 [s/req]
timeout: 0.03 [s]
Serial<id=0xd56350, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.03, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 3.088 [s] / 0.031 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 3.143 [s] / 0.031 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 1.533 [s] / 0.015 [s/req]
timeout: 0.018 [s]
Serial<id=0xd56350, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.018, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 3.066 [s] / 0.031 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 3.006 [s] / 0.030 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 1.533 [s] / 0.015 [s/req]
最大節電
timeout: 0.05 [s]
Serial<id=0xd56350, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.05, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 6.386 [s] / 0.064 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 5.934 [s] / 0.059 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 1.499 [s] / 0.015 [s/req]
timeout: 0.03 [s]
Serial<id=0xd56350, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.03, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 3.139 [s] / 0.031 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 3.170 [s] / 0.032 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 1.562 [s] / 0.016 [s/req]
timeout: 0.018 [s]
Serial<id=0xd56350, open=False>(port='com22', baudrate=153600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=0.018, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
mimalmodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 3.123 [s] / 0.031 [s/req]
pymodbus: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 3.060 [s] / 0.031 [s/req]
modbus-tk: time to read 1 x 100 (x 10 regs): 1.561 [s] / 0.016 [s/req]
Modbus-rpcブリッジのロード例(〜3%はRPCサーバー部分が原因です)
1秒あたり5 x 64レジスタの同期読み取りおよび同時
シリアルポートのタイムアウトを0.018秒に設定した非同期アクセス
modbus-tk
pymodbus:
EDIT:modbus-tkライブラリを簡単に改善して、CPU使用率を減らすことができます。元のバージョンでは、要求が送信され、T3.5スリープがマスターに渡された後、一度に1バイトの応答が組み立てられます。プロファイリングで最も証明されたのはodシリアルポートアクセスに時間がかかります。これは、シリアルバッファから予想されるデータ長を読み取ろうとすることで改善できます。 pySerial documentation =タイムアウトが設定されている場合、安全である必要があります(応答がない場合、または応答が短すぎる場合にハングアップしません)。
read(size=1)
Parameters: size – Number of bytes to read.
Returns: Bytes read from the port.
Read size bytes from the serial port. If a timeout is set it may return less characters as
requested. With no timeout it will block until the requested number of bytes is read.
次の方法で「modbus_rtu.py」を変更した後:
def _recv(self, expected_length=-1):
"""Receive the response from the slave"""
response = ""
read_bytes = "dummy"
iterCnt = 0
while read_bytes:
if iterCnt == 0:
read_bytes = self._serial.read(expected_length) # reduces CPU load for longer frames; serial port timeout is used anyway
else:
read_bytes = self._serial.read(1)
response += read_bytes
if len(response) >= expected_length >= 0:
#if the expected number of byte is received consider that the response is done
#improve performance by avoiding end-of-response detection by timeout
break
iterCnt += 1
Modbus-tkの変更後、実際のアプリケーションのCPU負荷は、パフォーマンスを大幅に低下させることなく大幅に低下しました(pymodbusよりも優れています)。
Modbus-rpcブリッジの更新された負荷の例(〜3%はRPCサーバー部分が原因です)
1秒あたり5 x 64レジスタの同期読み取りおよび同時
シリアルポートのタイムアウトを0.018秒に設定した非同期アクセス
modbus-tk
pymodbus:
Modbus を発見したばかりで、Raspberry Pi(または他の小さなSBC)のようなものに展開するのは夢です。これは、pymodbusのように10以上の依存関係をもたらさない、シンプルな単一対応パッケージです。
使用しているアプリケーションと達成しようとしているものに大きく依存します。
pymodbusは非常に堅牢なライブラリです。動作し、使用する多くのツールを提供します。しかし、それを使用しようとすると、少し威圧的になることがわかります。個人的に仕事をするのは難しいと感じました。 RTUとTCP/IPの両方を使用する機能を提供します。
MinimalModbusは非常にシンプルなライブラリです。必要なことを正確に行ったので、アプリケーションにこれを使用することになりました。 RTU通信のみを行い、私が知る限りそれはうまくいきます。私はそれで問題を抱えたことはありません。
私はModbus-tkを調べたことがないので、それがどこにあるのかわかりません。
最終的には、アプリケーションによって異なります。結局、pythonは私にとって最良の選択ではないことがわかりました。