基于Modbus的传感器数据采集系统实战

📚 共计 30 章节

Modbus协议概述

Modbus的起源与发展 · 在工业物联网中的地位 · RTU与ASCII模式的区别

协议基础工业通信

物理层与通信介质

RS-232/RS-485/RS-422标准详解 · 双绞线与终端电阻 · 常见接线方式

Modbus帧结构

报文格式解析 · 地址域 · 功能码 · 数据域 · CRC校验原理

功能码详解（一）

01读线圈 · 02读离散输入 · 03读保持寄存器 · 04读输入寄存器

读取功能码

功能码详解（二）

05写单线圈 · 06写单寄存器 · 15写多线圈 · 16写多寄存器

异常响应与错误处理

异常码定义 · 超时重传机制 · 常见故障排查

调试健壮性

Python环境搭建

Anaconda安装 · 虚拟环境配置 · 必备库安装 (pyserial, minimalmodbus, pymodbus)

pyserial库基础

串口参数配置 · 数据读写 · 超时设置 · 流控制

minimalmodbus库入门

库的安装与导入 · 仪器对象创建 · 读写寄存器示例

pymodbus库入门

同步客户端与异步客户端 · TCP与RTU模式切换

传感器选型与参数

温度传感器 (PT100/DS18B20) · 压力传感器 · 流量计 · Modbus接口传感器

传感器数据手册解读

寄存器地址映射表 · 数据格式 (整数/浮点/BCD码) · 量程与精度

单传感器数据采集实战

连接传感器 · 配置串口 · 读取温度值 · 数据校验

多传感器轮询采集

轮询策略设计 · 地址分配 · 超时处理 · 数据合并

轮询多从机

数据解析与转换

原始数据到物理量的转换 · 字节序处理 (大端/小端) · 浮点数IEEE754解析

数据存储方案（一）

CSV文件存储 · Excel文件存储 · 文件命名与归档

数据存储方案（二）

SQLite数据库设计 · 建表语句 · 插入与查询优化

SQLite数据库

数据可视化基础

Matplotlib绘制实时曲线 · 动态更新图表 · 多子图展示

Matplotlib曲线

数据可视化进阶

Plotly交互式图表 · 仪表盘设计 · Web端实时显示

Plotly仪表盘

日志系统设计

logging模块配置 · 分级日志 · 日志轮转 · 异常记录

YAML/JSON配置文件 · 传感器参数动态加载 · 热更新机制

多线程采集架构

线程安全 · 锁机制 · 生产者-消费者模式 · 队列管理

多线程并发

异步IO采集架构

asyncio库使用 · 协程调度 · 高并发采集优化

Modbus TCP/IP通信

TCP客户端实现 · 远程数据采集 · 防火墙与NAT穿透

Modbus网关与路由

RTU转TCP网关配置 · 多网段数据汇聚 · 网关选型

数据清洗与预处理

异常值检测 · 缺失值处理 · 滑动窗口滤波 · 中值滤波

报警与通知系统

阈值设定 · 邮件报警 · 短信报警 (Twilio) · 微信推送

系统集成与测试

单元测试 (unittest/pytest) · 集成测试 · 压力测试 · 稳定性测试

项目部署与运维

Docker容器化部署 · systemd服务管理 · 远程维护 · OTA升级

综合项目实战

从零搭建完整传感器数据采集系统 (需求分析·架构设计·编码实现·测试部署)

全流程实战