modebus協(xié)議總結(jié)說明教程

Modbus協(xié)議總結(jié)一、Modbus介紹Modbus協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485和以太網(wǎng)設(shè)備。許多工業(yè)設(shè)備，包括PLC，DCS，智能儀表等都在使用Modbus協(xié)議作為他們之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)上通信時，Modbus協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應(yīng)，控制器將生成應(yīng)答并使用Modbus協(xié)議發(fā)送給詢問方。Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP等，并沒有規(guī)定物理層。此協(xié)議定義了控制器能夠認(rèn)識和使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。標(biāo)準(zhǔn)的Modicon控制器使用RS232C實(shí)現(xiàn)串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU協(xié)議規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和就答的方式，數(shù)據(jù)通訊采用Maser/Slave方式，Master端發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到Master端以響應(yīng)請求；Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫。Modbus協(xié)議需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，串行協(xié)議中除有奇偶校驗(yàn)外，ASCII模式采用LRC校驗(yàn)，RTU模式采用16位CRC校驗(yàn)，但TCP模式?jīng)]有額外規(guī)定校驗(yàn)，因?yàn)門CP協(xié)議是一個面向連接的可靠協(xié)議。另外，Modbus采用主從方式定時收發(fā)數(shù)據(jù)，在實(shí)際使用中如果某Slave站點(diǎn)斷開后（如故障或關(guān)機(jī)），Master端可以診斷出來，而當(dāng)故障修復(fù)后，網(wǎng)絡(luò)又可自動接通。因此，Modbus協(xié)議的可靠性較好。下面我來簡單的給大家介紹一下，對于Modbus的ASCII、RTU和TCP協(xié)議來說，其中TCP和RTU協(xié)議非常類似，我們只要把RTU協(xié)議的兩個字節(jié)的校驗(yàn)碼去掉，然后在RTU協(xié)議的開始加上5個0和一個6并通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送出去即可。所以在這里我僅介紹一下Modbus的ASCII和RTU協(xié)議。下表是ASCII協(xié)議和RTU協(xié)議進(jìn)行的比較：協(xié)議開始標(biāo)記結(jié)束標(biāo)記校驗(yàn)傳輸效率字節(jié)長度程序處理ASCII:（冒號）CR,LFLRC低8bit直觀，簡單，易調(diào)試RTU無無CRC高7bit不直觀，稍復(fù)雜通過比較可以看到，ASCII協(xié)議和RTU協(xié)議相比擁有開始和結(jié)束標(biāo)記，因此在進(jìn)行程序處理時能更加方便，而且由于傳輸?shù)亩际强梢姷腁SCII字符，所以進(jìn)行調(diào)試時就更加的直觀，另外它的LRC校驗(yàn)也比較容易。但是因?yàn)樗鼈鬏數(shù)亩际强梢姷腁SCII字符，RTU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)每一個字節(jié)ASCII都要用兩個字節(jié)來傳輸，比如RTU傳輸一個十六進(jìn)制數(shù)0xF9,ASCII就需要傳輸’F’’9’的ASCII碼0x39和0x46兩個字節(jié)，這樣它的傳輸?shù)男示捅容^低。所以一般來說，如果所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小可以考慮使用ASCII協(xié)議，如果所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大，最好能使用RTU協(xié)議。二、對于初學(xué)者來說我們更要弄懂這幾個技術(shù)問題1、MODBUS-RTU對硬件的要求網(wǎng)絡(luò)采用串行總線方式，滿足RS485通訊要求（通訊距離、設(shè)備數(shù)量、數(shù)據(jù)格式、波特率）。網(wǎng)絡(luò)中只有一個主設(shè)備。設(shè)備支持MODBUSRTU協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的串口參數(shù)和傳輸設(shè)置必須一致。網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備通訊地址不能重復(fù)，地址范圍在1－247之間。2、協(xié)議相關(guān)術(shù)語：寄存器類型：線圈狀態(tài)：表示一個可讀寫的數(shù)字量寄存器，類似于開出信號輸入狀態(tài)：表示一個只讀的數(shù)字量寄存器，類似于開入信號保持寄存器：表示一個可讀寫的模擬量寄存器，類似于模出信號輸入寄存器：表示一個只讀的模擬量寄存器，類似于模入信號其它術(shù)語功能碼：表示主設(shè)備對從設(shè)備操作的方式（讀或者寫指定寄存器類型）。寄存器起始地址：不同寄存器的地址是相對獨(dú)立的，設(shè)備數(shù)據(jù)的存放是按照地址進(jìn)行存儲的。寄存器數(shù)量：不同寄存器的數(shù)量返回的字節(jié)數(shù)不一致，模擬量一個寄存器表示2個字節(jié)，開關(guān)量8個寄存器用一個字節(jié)表示。數(shù)據(jù)格式：1位起始位8位數(shù)據(jù)位1位停止位、無校驗(yàn)1位起始位8位數(shù)據(jù)位1位停止位、奇校驗(yàn)1位起始位8位數(shù)據(jù)位1位停止位、偶校驗(yàn)下表是Modbus支持的功能碼：功能碼名稱作用01讀取線圈狀態(tài)取得一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF)02讀取輸入狀態(tài)取得一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF)03讀取保持寄存器在一個或多個保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值04讀取輸入寄存器在一個或多個輸入寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值05強(qiáng)置單線圈強(qiáng)置一個邏輯線圈的通斷狀態(tài)06預(yù)置單寄存器把具體二進(jìn)值裝入一個保持寄存器07讀取異常狀態(tài)取得8個內(nèi)部線圈的通斷狀態(tài)，這8個線圈的地址由控制器決定08回送診斷校驗(yàn)把診斷校驗(yàn)報(bào)文送從機(jī)，以對通信處理進(jìn)行評鑒09編程（只用于484）使主機(jī)模擬編程器作用，修改PC從機(jī)邏輯10控詢（只用于484）可使主機(jī)與一臺正在執(zhí)行長程序任務(wù)從機(jī)通信，探詢該從機(jī)是否已完成其操作任務(wù)，僅在含有功能碼9的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才發(fā)送11讀取事件計(jì)數(shù)可使主機(jī)發(fā)出單詢問，并隨即判定操作是否成功，尤其是該命令或其他應(yīng)答產(chǎn)生通信錯誤時12讀取通信事件記錄可是主機(jī)檢索每臺從機(jī)的ModBus事務(wù)處理通信事件記錄。如果某項(xiàng)事務(wù)處理完成，記錄會給出有關(guān)錯誤13編程（184/384484584）可使主機(jī)模擬編程器功能修改PC從機(jī)邏輯14探詢（184/384484584）可使主機(jī)與正在執(zhí)行任務(wù)的從機(jī)通信，定期控詢該從機(jī)是否已完成其程序操作，僅在含有功能13的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才得發(fā)送15強(qiáng)置多線圈強(qiáng)置一串連續(xù)邏輯線圈的通斷16預(yù)置多寄存器把具體的二進(jìn)制值裝入一串連續(xù)的保持寄存器17報(bào)告從機(jī)標(biāo)識可使主機(jī)判斷編址從機(jī)的類型及該從機(jī)運(yùn)行指示燈的狀態(tài)18（884和MICRO84）可使主機(jī)模擬編程功能，修改PC狀態(tài)邏輯19重置通信鏈路發(fā)生非可修改錯誤后，是從機(jī)復(fù)位于已知狀態(tài)，可重置順序字節(jié)20讀取通用參數(shù)（584L）顯示擴(kuò)展存儲器文件中的數(shù)據(jù)信息21寫入通用參數(shù)（584L）把通用參數(shù)寫入擴(kuò)展存儲文件，或修改之22～64保留作擴(kuò)展功能備用

65～72保留以備用戶功能所用留作用戶功能的擴(kuò)展編碼73～119非法功能

120～127保留留作內(nèi)部作用128～255保留用于異常應(yīng)答在這些功能碼中較長使用的是1、2、3、4、5、6號功能碼，使用它們即可實(shí)現(xiàn)對下位機(jī)的數(shù)字量和模擬量的讀寫操作。三、標(biāo)準(zhǔn)MODEBUS協(xié)議RTU例1、讀可讀寫數(shù)字量寄存器（線圈狀態(tài)）：計(jì)算機(jī)發(fā)送命令：[設(shè)備地址][命令號01][起始寄存器地址高8位][低8位][讀取的寄存器數(shù)高8位][低8位][CRC校驗(yàn)的低8位][CRC校驗(yàn)的高8位]例：[11][01][00][13][00][25][CRC低][CRC高]意義如下：<1>設(shè)備地址：在一個485總線上可以掛接多個設(shè)備，此處的設(shè)備地址表示想和哪一個設(shè)備通訊。例子中為想和17號(十進(jìn)制的17是十六進(jìn)制的11)通訊。<2>命令號01：讀取數(shù)字量的命令號固定為01。<3>起始地址高8位、低8位：表示想讀取的開關(guān)量的起始地址(起始地址為0)。比如例子中的起始地址為19。<4>寄存器數(shù)高8位、低8位：表示從起始地址開始讀多少個開關(guān)量。例子中為37個開關(guān)量。<5>CRC校驗(yàn)：是從開頭一直校驗(yàn)到此之前。在此協(xié)議的最后再作介紹。此處需要注意，CRC校驗(yàn)在命令中的高低字節(jié)的順序和其他的相反。設(shè)備響應(yīng)：[設(shè)備地址][命令號01][返回的字節(jié)個數(shù)][數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]...[數(shù)據(jù)n][CRC校驗(yàn)的低8位][CRC校驗(yàn)的高8位]例：[11][01][05][CD][6B][B2][0E][1B][CRC低][CRC高]意義如下：<1>設(shè)備地址和命令號和上面的相同。<2>返回的字節(jié)個數(shù)：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)個數(shù)，也就是數(shù)據(jù)1，2...n中的n的值。<3>數(shù)據(jù)1...n：由于每一個數(shù)據(jù)是一個8位的數(shù)，所以每一個數(shù)據(jù)表示8個開關(guān)量的值，每一位為0表示對應(yīng)的開關(guān)斷開，為1表示閉合。比如例子中，表示20號(索引號為19)開關(guān)閉合，21號斷開，22閉合，23閉合，24斷開，25斷開，26閉合，27閉合...如果詢問的開關(guān)量不是8的整倍數(shù)，那么最后一個字節(jié)的高位部分無意義，置為0。<4>CRC校驗(yàn)同上。2、讀只可讀數(shù)字量寄存器（輸入狀態(tài)）：和讀取線圈狀態(tài)類似，只是第二個字節(jié)的命令號不再是1而是2。3、寫數(shù)字量（線圈狀態(tài)）：計(jì)算機(jī)發(fā)送命令：[設(shè)備地址][命令號05][需下置的寄存器地址高8位][低8位][下置的數(shù)據(jù)高8位][低8位][CRC校驗(yàn)的低8位][CRC校驗(yàn)的高8位]例：[11][05][00][AC][FF][00][CRC低][CRC高]意義如下：<1>設(shè)備地址和上面的相同。<2>命令號:寫數(shù)字量的命令號固定為05。<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的開關(guān)的地址。<4>下置的數(shù)據(jù)高8位，低8位：表明需要下置的開關(guān)量的狀態(tài)。例子中為把該開關(guān)閉合。注意，此處只可以是[FF][00]表示閉合[00][00]表示斷開，其他數(shù)值非法。<5>注意此命令一條只能下置一個開關(guān)量的狀態(tài)。設(shè)備響應(yīng)：如果成功把計(jì)算機(jī)發(fā)送的命令原樣返回，否則不響應(yīng)。4、讀可讀寫模擬量寄存器（保持寄存器）：計(jì)算機(jī)發(fā)送命令：[設(shè)備地址][命令號03][起始寄存器地址高8位][低8位][讀取的寄存器數(shù)高8位][低8位][CRC校驗(yàn)的低8位][CRC校驗(yàn)的高8位]例：[11][03][00][6B][00][03][CRC低][CRC高]意義如下：<1>設(shè)備地址和上面的相同。<2>命令號:讀模擬量的命令號固定為03。<3>起始地址高8位、低8位：表示想讀取的模擬量的起始地址(起始地址為0)。比如例子中的起始地址為107。<4>寄存器數(shù)高8位、低8位：表示從起始地址開始讀多少個模擬量。例子中為3個模擬量。注意，在返回的信息中一個模擬量需要返回兩個字節(jié)。設(shè)備響應(yīng)：[設(shè)備地址][命令號03][返回的字節(jié)個數(shù)][數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]...[數(shù)據(jù)n][CRC校驗(yàn)的低8位][CRC校驗(yàn)的高8位]例：[11][03][06][02][2B][00][00][00][64][CRC低][CRC高]意義如下：<1>設(shè)備地址和命令號和上面的相同。<2>返回的字節(jié)個數(shù)：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)個數(shù)，也就是數(shù)據(jù)1，2...n中的n的值。例子中返回了3個模擬量的數(shù)據(jù)，因?yàn)橐粋€模擬量需要2個字節(jié)所以共6個字節(jié)。<3>數(shù)據(jù)1...n：其中[數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]分別是第1個模擬量的高8位和低8位，[數(shù)據(jù)3][數(shù)據(jù)4]是第2個模擬量的高8位和低8位，以此類推。例子中返回的值分別是555，0，100。<4>CRC校驗(yàn)同上。5、讀只可讀模擬量寄存器（輸入寄存器）：和讀取保存寄存器類似，只是第二個字節(jié)的命令號不再是2而是4。6、寫單個模擬量寄存器（保持寄存器）：計(jì)算機(jī)發(fā)送命令：[設(shè)備地址][命令號06][需下置的寄存器地址高8位][低8位][下置的數(shù)據(jù)高8位][低8位][CRC校驗(yàn)的低8位][CRC校驗(yàn)的高8位]例：[11][06][00][01][00][03][CRC低][CRC高]意義如下：<1>設(shè)備地址和上面的相同。<2>命令號:寫模擬量的命令號固定為06。<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的模擬量寄存器的地址。<4>下置的數(shù)據(jù)高8位，低8位：表明需要下置的模擬量數(shù)據(jù)。比如例子中就把1號寄存器的值設(shè)為3。<5>注意此命令一條只能下置一個模擬量的狀態(tài)。設(shè)備響應(yīng)：如果成功把計(jì)算機(jī)發(fā)送的命令原樣返回，否則不響應(yīng)。四、公司MODBUS通信協(xié)議產(chǎn)品（參考王利軍老師總結(jié)）1、248系列通訊卡參數(shù)可實(shí)現(xiàn)卡件冗余248卡件通訊數(shù)據(jù)采用自定義位號支持除回路控制外的所有功能塊支持4路串口的并發(fā)工作，每路串口支持RS-232和RS-485兩種通訊方式。4個串口可同時運(yùn)行不同的協(xié)議。每一串口可以掛接的設(shè)備由運(yùn)行的協(xié)議決定，但最多不超過32個。通訊波特率支持（1200-19200）bps，數(shù)據(jù)位（5-8）位，停止位（1-2）位，校驗(yàn)方式：無校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、奇校驗(yàn)、空格校驗(yàn)、標(biāo)志校驗(yàn)SCnetII通訊：100M以太網(wǎng)通訊，冗余配置（SCnetIIA,SC