一、工控领域 Windows 通讯工具背景

2016 年是工业 4.0 / 智能制造概念在国内开始落地的关键年份。传统 PLC 厂商（西门子 S7、三菱 FX、欧姆龙 CP1H）通过OPC Server暴露数据，SCADA / MES 系统通过 Modbus / OPC DA / OPC UA采集。本文整理 5 款工控专用工具。

阅读建议：本文面向工控开发者 / 自动化工程师 / SCADA 集成商，重点在协议 + 工具选型。

二、Modbus Poll：Modbus 主站模拟

2.1 协议背景

Modbus 1979 年由 Modicon（现 Schneider）发布，工业领域事实标准。两类：

• Modbus RTU：串口（RS-232/485），紧凑二进制
• Modbus ASCII：串口，可读文本
• Modbus TCP：以太网（默认 502 端口）
• Modbus RTU over TCP：Modbus TCP 上跑 RTU 帧

2.2 Modbus Poll 介绍

Modbus Poll 是 Witte Software 公司的商业 Modbus 主站工具，30 天试用。功能：

• 读写 Holding / Input / Coil 寄存器
• 多窗口并发（多设备）
• 历史曲线 / 表格
• 模拟从站（自带 slave simulator）

2.3 基本使用

1. Connection → Connect：
   • RTU：COM1 / 9600 / 8N1
   • TCP：IP:502（默认）
2. Setup → Read/Write Definition：
   • Slave ID：1（默认）
   • Function：03（Holding Register）
   • Address：0
   • Quantity：10
3. 轮询：每 1000 ms 自动读一次
4. 表格 + 曲线双视图

2.4 常用功能码

2.5 实战：读温度

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从站：温湿度传感器（Modbus RTU）
寄存器 0x0000：温度值 × 10
寄存器 0x0001：湿度值 × 10

Modbus Poll：
- Slave ID: 1
- Function: 03 (Holding)
- Address: 0
- Quantity: 2
- Poll: 1000 ms
- 解析：寄存器 0 = 0x0123 = 291 / 10 = 29.1 ℃

2.6 Modbus Slave 模拟从站

Modbus Poll 自带 Modbus Slave 工具（单独安装）：

1. Connection → Connect 选串口 / TCP
2. 配 Slave ID
3. 双击单元格写值（模拟设备数据）
4. 用 Modbus Poll 读

实战：没设备时开发测试。

2.7 替代品

三、Kepware OPC Server：工业数据中枢

3.1 定位

Kepware 是 PTC 旗下（2016 被收购）的 OPC Server 标准。国内 80% 大型工控项目用 Kepware 做数据网关。

支持设备：

• 主流 PLC：西门子 S7、三菱 MC、欧姆龙 FINS、罗克韦尔 ControlLogix
• 工业协议：Modbus、OPC UA、MQTT、Sparkplug B
• 串口：以太网设备

3.2 安装与初始配置

• 商业付费（License 文件激活）
• 装好 KEPServerEX 主程序 + Configuration 工具
• Configuration → Project → Add Channel 选设备驱动

3.3 添加设备示例（西门子 S7）

1. 添加 Channel：Siemens TCP/IP Ethernet
2. 添加 Device：
   • Device ID：S7-1500
   • IP：192.168.1.100
   • Port：102（默认 S7 端口）
   • CPU Model：S7-1500
3. 添加 Tag：
   • Address：DB1.DBD0（DB1 块偏移 0 的 DWORD）
   • Data Type：Float
   • Scan Rate：100 ms

3.4 客户端连接

Kepware 自带 OPC Quick Client：

1. Tools → Launch OPC Quick Client
2. 选 Kepware Server
3. 展开设备 → 看 Tag 实时值

3.5 Modbus 驱动

Kepware 也支持 Modbus 设备：

1. Channel：Modbus TCP/IP Ethernet
2. Device ID：Modbus-Device-1
3. Port：502
4. Tag：
   • 400001（Holding Register 0）
   • 400002（Holding Register 1）

3.6 高级功能

IoT Gateway：

• MQTT：把数据推到云（Sparkplug B 格式）
• REST Client：HTTP POST 到 API
• AWS IoT Core / Azure IoT Hub：直接对接云平台

冗余：

• Master / Backup Server：主备切换
• Configuration API：动态加 Tag

安全：

• OPC UA 加密
• 用户认证
• 审计日志

3.7 替代品对比

四、Matrikon OPC：OPC 冗余

4.1 定位

MatrikonOPC（Honeywell 收购）是 OPC 领域的另一大厂。与 Kepware 区别：

• Matrikon：强冗余 + 强 OPC UA + 加拿大本土
• Kepware：设备驱动最全（200+ 设备） + 美国 PTC

4.2 核心产品

4.3 典型架构

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PLC1 ─┐
      ├─→ Matrikon OPC Server ─→ SCADA / MES
PLC2 ─┘       (FLEX 冗余)
            ↓
       OPC Tunneller（穿透防火墙）
            ↓
       远程客户端

4.4 选型对比

五、GraySimulator：Modbus 模拟器

5.1 定位

GraySimulator 是国内团队开发的Modbus 设备模拟器。比 Modbus Slave 强：

• 支持 Modbus RTU / TCP / ASCII
• 批量模拟（脚本）
• 数据曲线 / 报警
• 国产 / 中文

5.2 安装

http://www.simway.com/（国内厂商）：

• 单文件绿色版
• 装好启动 → 添加设备

5.3 实战：模拟温湿度

1. 设备 → 新建 Modbus TCP 从站
2. IP：127.0.0.1:502
3. 数据：
   • 寄存器 0：温度 25-30 范围波动
   • 寄存器 1：湿度 40-60 范围波动
4. 保存 → 启动

5.4 批量模拟

脚本 → 加载 Python 脚本：

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# 模拟温度上升
import time
for i in range(100):
    write_register(0, 20 + i * 0.1)
    time.sleep(1)

实战：模拟一年数据用于压测。

六、Virtual Serial Port Driver：虚拟串口

6.1 定位

Virtual Serial Port Driver (VSPD) 是 Eltima 公司的虚拟串口工具。核心价值：

• 创建虚拟 COM 端口对（COM3 ↔ COM4）
• 一端写 / 另一端读
• 无需硬件测试串口程序

6.2 安装与配置

• 商业付费（$140 起）
• 安装时装驱动
• 启动 VSPD → Add pair：
  • 选 COM3 和 COM4（成对）
  • Create

6.3 实战：测试串口程序

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串口工具1（COM3 写）
   ↓ 数据
VSPD 虚拟串口对（COM3 ↔ COM4）
   ↓ 透传
串口工具2（COM4 读）

测试场景：

• 串口调试助手 写 → 自己的程序读
• 自己的程序写 → 串口调试助手 读

6.4 替代品

6.5 com0com（开源替代）

https://sourceforge.net/projects/com0com/：

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# 创建 COM5 ↔ COM6
setupc.exe install 5 6

注意：Win 10/11 要禁用驱动强制签名：

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设置 → 更新与安全 → 恢复 → 高级启动 → 重启 → 疑难解答 → 高级 → 启动设置 → 重启 → 按 7 禁用驱动签名

七、组合实战

7.1 工控数据采集

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PLC 设备（西门子 S7-1500）
   ↓ Modbus TCP / S7
Kepware OPC Server
   ↓ OPC DA / OPC UA
SCADA 系统（WinCC / iFIX）
   ↓ 数据库
MES / ERP

7.2 测试环境

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电脑 A：VSPD 创建 COM3 ↔ COM4
电脑 B：Modbus Slave 模拟从站（COM3）
电脑 A：Modbus Poll 读（COM4）

7.3 物联网网关

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Modbus 设备
   ↓ Modbus TCP
Kepware IoT Gateway
   ↓ MQTT (Sparkplug B)
云平台（AWS IoT / 阿里云 IoT）
   ↓ 时间序列数据库
可视化（Grafana / ThingsBoard）

八、常见问题

8.1 Modbus 通信失败

• 检查波特率 / 数据位 / 停止位 / 校验（9600/8N1 是最常见）
• 检查 502 端口：防火墙放行
• 检查从站地址（不要和 0 / 255 冲突）

8.2 Kepware 找不到设备

• License 过期
• 设备 IP 错
• 防火墙
• 驱动版本不匹配

8.3 OPC UA 安全

• 认证模式：选 Certificate（强）
• 加密：Basic256Sha256
• 用户管理：Admin 改密
• 审计日志：开启

8.4 VSPD 在 Win 10 报错

驱动签名问题：

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1. 启动 → 设置 → 安全模式启动
2. 启动时按 F7 禁用驱动强制签名
3. 安装 VSPD

九、下一步

• 想看物联网 MQTT 实战：[2016-11-15 数据库客户端实战：MySQL / Redis / ES / MQTT]
• 想看 SCADA 集成：项目全流程 章节
• 想看 PLC 通信：[2017-10-15 ProtoBuf & gRPC 实战]

本文写于 2016 年，回看当时：Kepware 2016 被 PTC 收购，中国区业务大涨；Matrikon 2010 被 Honeywell 收购；Modbus 协议 40 年了仍是工业事实标准——5 款工具 10 年后仍是工控领域最常用的。