Java Modbus主流开发方案对比

楔子

最近在开发一个IOT平台，结合孪生可视化平台，做底层的数据采集和分析，正好涉及到各种协议的研究，包括Modbus，MQTT，Bacnet，COAP，OpcUa等等。下面是IOT数据采集平台的主要模块：

其中有设备接入，包括协议管理，产品分类，产品管理和设备管理。 协议管理的部分，就是各种协议的数据采集实现。 而产品 设备 会对接不同协议，实现具体的数据接入。
采集的数据可以应用到我们的数据孪生平台（webgl/UE/Unity多个技术融合的平台）该平台用于智慧园区，数字工厂，水务水利等多个行业的三维展示，动画播放，仿真模拟 , 数据融合，视频融合，如下图所示：

一、引言

Modbus 作为一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，在 Java 开发中存在多种实现方案。本文档旨在对比分析 jlibmodbus、j2mod、EasyModbus4j、Modbus4j 以及 jamod 这五种主流 Java Modbus 开发方案，从核心功能、性能与稳定性、开发友好性、适用场景及社区支持等方面进行综合评估，为开发者选择合适的开发方案提供参考。
二、核心功能对比

1. jlibmodbus

• 协议支持：全面支持 Modbus RTU、Modbus TCP 和 Modbus ASCII 协议，满足多样化的通信需求。
  
• 功能实现：提供丰富的功能，包括读写寄存器、处理异常状态、诊断等，支持批量读写寄存器，优化网络配置。
  
• 高级特性：支持异步通信，通过 socket 实现 Modbus-TCP 内部通信，提升通信效率。
  

2. j2mod

• 协议支持：支持 Modbus RTU 和 Modbus TCP 协议，满足基本的通信需求。
  
• 功能实现：提供主站和从站的功能，可以创建 Modbus 主站来读取和写入 Modbus 从站设备，支持 ASCII、RTU、TCP 和 UDP 传输。
  
• 高级特性：自动请求分区和响应数据类型解析，简化通信过程。
  

3. EasyModbus4j

• 协议支持：支持 Modbus TCP 和 Modbus RTU 两种通信协议，适用于多种通信场景。
  
• 功能实现：基于 Netty 框架，提供高性能和易用性的解决方案，支持同步/异步非阻塞的 Modbus 功能。
  
• 高级特性：提供灵活的架构和高度自定义的接口，支持 8 种生产部署模式，适应各种复杂的生产环境。
  

4. Modbus4j

• 协议支持：支持 Modbus RTU 和 Modbus TCP 两种通信方式，满足基本的通信需求。
  
• 功能实现：提供模拟设备和日志记录功能进行测试，确保通信的可靠性，支持处理复杂功能码。
  
• 高级特性：适用于系统监控和故障诊断等高级应用，提供丰富的功能扩展性。
  

5. jamod

• 协议支持：支持 Modbus RTU、Modbus TCP 和 Modbus ASCII 协议，覆盖了常见的 Modbus 通信方式。
  
• 功能实现：具备完整的 Modbus 主从站功能实现，能够方便地进行数据的读写操作，支持多种数据类型转换，满足不同设备的数据交互需求。
  
• 高级特性：支持串口通信参数的灵活配置，可适应不同硬件设备的串口设置；提供数据缓存机制，提高数据处理的效率。
  

三、性能与稳定性对比

1. jlibmodbus

• 性能：性能稳定，适用于高频数据交互场景，支持批量读写寄存器，优化网络配置，提升性能。
  
• 稳定性：经过长期实践验证，稳定性高，适用于对稳定性要求较高的工业自动化场景。
  

2. j2mod

• 性能：性能良好，但在高并发场景下可能存在资源锁定或阻塞问题，需要合理配置线程池大小以优化性能。
  
• 稳定性：稳定性较高，但在复杂网络环境下可能需要额外的配置和优化。
  

3. EasyModbus4j

• 性能：基于 Netty NIO 实现，提供高性能的网络通信支持，支持异步非阻塞通信，提升系统响应速度。
  
• 稳定性：稳定性高，经过大量实践验证，适用于对性能要求较高的物联网平台。
  

4. Modbus4j

• 性能：性能优异，支持高负载下的稳定响应，提供模拟设备和日志记录功能，便于测试和调试。
  
• 稳定性：稳定性高，适用于对稳定性和性能要求较高的工业监控系统。
  

5. jamod

• 性能：在一般数据交互场景下性能表现良好，能够满足常规的工业通信需求。但在处理大量并发请求时，性能可能不如基于高性能框架（如 Netty）的方案，可通过优化线程池等配置进行提升。
  
• 稳定性：稳定性较好，经过一定时间的应用验证，在常见的工业环境中能够稳定运行，但对于极端复杂的网络环境和异常情况，可能需要进一步的容错处理。
  

四、开发友好性对比

1. jlibmodbus

• API 设计：提供详细的 API 文档和示例代码，便于开发者快速上手。
  
• 依赖管理：支持 Maven 或 Gradle 进行依赖管理，简化项目配置。
  
• 调试支持：提供详细的日志支持，便于调试和问题排查。
  

2. j2mod

• API 设计：API 设计直观，文档齐全，易于理解和使用。
  
• 依赖管理：支持 Maven 或 Gradle 进行依赖管理，简化项目配置。
  
• 调试支持：社区活跃度高，对问题响应速度快，提供丰富的调试支持。
  

3. EasyModbus4j

• API 设计：提供简洁明了的 API 设计，降低开发难度。
  
• 依赖管理：支持 Maven 或 Gradle 进行依赖管理，简化项目配置。
  
• 调试支持：提供详细的日志支持，便于调试和问题排查，架构灵活，支持高度自定义接口。
  

4. Modbus4j

• API 设计：API 设计合理，易于理解和使用。
  
• 依赖管理：支持 Maven 或 Gradle 进行依赖管理，简化项目配置。
  
• 调试支持：提供丰富的示例代码和文档，便于开发者快速上手，支持模拟设备和日志记录功能进行测试。
  

5. jamod

• API 设计：API 设计较为传统，遵循 Modbus 协议的规范，对于熟悉 Modbus 协议的开发者来说易于理解和使用，但相对于一些现代化设计的框架，可能在简洁性上略有不足。
  
• 依赖管理：支持 Maven 或 Gradle 进行依赖管理，方便集成到项目中。
  
• 调试支持：提供基本的日志输出功能，能够帮助开发者进行一定程度的调试，但相比一些提供更详细调试信息和可视化工具的方案，调试的便利性稍逊一筹。
  

五、适用场景对比

1. jlibmodbus

• 适用场景：适用于工业自动化、能源管理、智能家居等领域，特别适合需要实现 PLC 与上位机之间数据交互的场景。
  
• 优势：功能全面，性能稳定，支持多种传输方式。
  

2. j2mod

• 适用场景：适用于需要快速实现 Modbus 通信功能的场景，适合开发 Modbus 主站来读取和写入 Modbus 从站设备。
  
• 优势：API 设计直观，文档齐全，社区活跃度高。
  

3. EasyModbus4j

• 适用场景：适用于工业自动化系统中的数据采集和控制，特别适合需要高性能和灵活架构的物联网平台。
  
• 优势：基于 Netty 框架，提供高性能和易用性的解决方案，支持同步/异步非阻塞通信。
  

4. Modbus4j

• 适用场景：适用于工业监控系统、远程监控等需要高性能和复杂功能码的场景，适合开发需要处理复杂功能码和高级应用的 Modbus 通信系统。
  
• 优势：性能优异，稳定性高，提供模拟设备和日志记录功能进行测试。
  

5. jamod

• 适用场景：适用于传统的工业自动化项目，尤其是对成本较为敏感，且对性能要求不是极高的场景。例如一些小型的工厂自动化控制系统、简单的设备监控系统等。
  
• 优势：开源免费，功能完整，能够满足基本的 Modbus 通信需求，对于预算有限的项目是一个不错的选择。
  

六、社区支持与更新频率

1. jlibmodbus

• 社区支持：社区活跃，对问题响应速度快，提供丰富的技术支持和资源。
  
• 更新频率：定期更新，修复已知问题，增加新功能。
  

2. j2mod

• 社区支持：社区非常活跃，对问题响应迅速，提供大量的示例代码和文档。
  
• 更新频率：更新频繁，紧跟 Modbus 协议的发展，不断优化性能和功能。
  

3. EasyModbus4j

• 社区支持：社区逐渐壮大，提供详细的技术文档和示例代码，便于开发者学习和使用。
  
• 更新频率：定期更新，根据用户反馈不断优化功能和性能。
  

4. Modbus4j

• 社区支持：社区稳定，提供一定的技术支持和资源，但活跃度相对较低。
  
• 更新频率：更新较慢，但稳定可靠，适合对稳定性要求较高的场景。
  

5. jamod

• 社区支持：社区规模相对较小，但有一定的开发者群体在进行维护和支持，对于常见问题能够提供一定的帮助。
  
• 更新频率：更新不频繁，主要以修复重大问题和兼容性更新为主，新功能的添加相对较少。
  

七、结论与建议

1. 结论

• jlibmodbus：功能全面，性能稳定，支持多种传输方式，适合对功能要求较高的工业自动化场景。
  
• j2mod：API 设计直观，文档齐全，社区活跃度高，适合需要快速实现 Modbus 通信功能的场景。
  
• EasyModbus4j：基于 Netty 框架，提供高性能和易用性的解决方案，支持同步/异步非阻塞通信，适合对性能要求较高的物联网平台。
  
• Modbus4j：性能优异，稳定性高，提供模拟设备和日志记录功能进行测试，适合对稳定性和性能要求较高的工业监控系统。
  
• jamod：开源免费，功能完整，适合预算有限且对性能要求不高的传统工业自动化项目。
  

2. 建议

• 根据项目需求选择：根据项目的具体需求，如功能要求、性能要求、开发周期、预算等，选择合适的开发方案。
  
• 考虑社区支持：选择社区活跃、技术支持丰富的开发方案，便于后续的开发和维护。
  
• 进行性能测试：在实际应用前，进行性能测试，确保所选方案满足项目的性能要求。
  

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