Modbus TCP 心跳检测优化说明

背景

在工业Modbus TCP采集场景中，一个串口服务器（TCP网关）下通常挂接多个串口设备。按照工业惯例，只要有一个设备能够正常应答，就说明TCP链路/串口总线是正常的，不应因单个设备的故障而断开TCP连接影响其他设备的通信。

原设计问题

原心跳检测逻辑存在以下问题：

  1. 心跳只针对单个特定寄存器地址
  2. 心跳失败一次就直接断开TCP连接
  3. 未考虑多设备共享TCP连接的场景

优化方案

1. 会话健康检测机制

新增 IsSessionHealthy() 方法，判断逻辑：

2. 心跳失败计数器

3. 协议错误与网络错误区分

错误类型 处理方式 说明
协议错误 (illegal/exception/busy/CRC) 保持连接 单个设备问题不影响其他设备
网络/IO错误 (timeout/reset/broken pipe) 断开重连 TCP链路问题需要重建连接

配置参数

参数 默认值 说明
heartbeatInterval 30000 (ms) 心跳检测周期，默认30秒
heartbeatFailMax 3 最大允许心跳失败次数
sessionTimeout 90 (s) 会话超时时间，只要有成功通信即视为健康
heartbeatAddress - 心跳检测寄存器地址

配置示例

channels:
  - id: "modbus-tcp-1"
    type: "modbus-tcp"
    config:
      address: "192.168.1.100:502"
      slave_id: 1
      # 心跳配置
      heartbeatAddress: 0          # 心跳检测寄存器地址
      heartbeatInterval: 30000     # 30秒心跳周期
      heartbeatFailMax: 3          # 3次失败后触发重连
      sessionTimeout: 90           # 会话超时90秒

日志说明

# 心跳启动
[Modbus] Heartbeat loop started {interval: 30s, sessionTimeout: 1m30s, heartbeatFailMax: 3}

# 会话健康，跳过心跳检查
[Modbus] Session is healthy (recent activity detected), skipping heartbeat check

# 心跳失败但会话仍健康
[Modbus] Heartbeat failed {error: ..., failCount: 1, heartbeatFailMax: 3}

# 心跳失败超过阈值且无活动，断开连接
[Modbus] Heartbeat failed max times and no recent activity, closing TCP connection {failCount: 3}

# 协议错误，保持连接
[Modbus] Protocol error detected, keeping TCP connection alive for other devices on same bus

利旧原有设计