MODBUS通訊協(xié)議

MODBUS 通訊協(xié)議通訊協(xié)議 ModBus 通訊規(guī)約允許 PDM 系列儀表 變送器與施耐德 西門子 AB GE 等多個(gè)國(guó)際著名品牌的可編程順序控制器 PLC RTU SCADA 系統(tǒng) DCS 或與第三方具有 ModBus 兼容的監(jiān)控系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換和數(shù)據(jù)傳送 PDM 系列儀表 變送器只要簡(jiǎn)單地增加一套基于計(jì)算機(jī) 或工控機(jī) 的監(jiān)控軟件 如 組態(tài)王 Intouch FIX synall 等 就可 以構(gòu)成一套電力監(jiān)控系統(tǒng) 廣泛的系統(tǒng)集成 廣泛的系統(tǒng)集成 PDM 系列儀表 變送器提供了標(biāo)準(zhǔn)的 RS 485 422 通訊接口及 ModBus 通訊協(xié)議 這個(gè)通訊協(xié)議已廣泛被國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)及工控行業(yè) 作為系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn) 通訊數(shù)據(jù)的類型及格式 通訊數(shù)據(jù)的類型及格式 信息傳輸為異步方式 并以字節(jié)為單位 在主站和從站之間傳遞的通訊信息是 11 位的字格式 字格式 串行數(shù)據(jù) 11 位二進(jìn)制 起始位1 位 數(shù)據(jù)位8 位 奇偶校驗(yàn)位1 位 有奇偶校驗(yàn)位 無(wú) 無(wú)奇偶校驗(yàn)位 停止位1 位 有奇偶校驗(yàn)位 2 位 無(wú)奇偶校驗(yàn)位 通訊數(shù)據(jù) 信息幀 格式 數(shù)據(jù)格式 數(shù)據(jù)格式 地址碼功能碼數(shù)據(jù)區(qū)錯(cuò)誤校檢 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 1 字節(jié)1 字節(jié)N 字節(jié)16 位 CRC 碼 冗余循環(huán)碼 注 1 1 個(gè)字節(jié)由 8 位二進(jìn)制數(shù)組成 既 8 bit 2 ModBus 是 Modicon 公司的注冊(cè)商標(biāo) 3 從機(jī) 在本文件中既為 PDM 一 通訊信息傳輸過(guò)程 一 通訊信息傳輸過(guò)程 當(dāng)通訊命令由發(fā)送設(shè)備 主機(jī) 發(fā)送至接收設(shè)備 從機(jī) 時(shí) 符合相應(yīng)地址碼的從機(jī)接收通訊命令 并根據(jù)功能碼及相關(guān)要求讀 取信息 如果 CRC 校驗(yàn)無(wú)誤 則執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù) 然后把執(zhí)行結(jié)果 數(shù)據(jù) 返送給主機(jī) 返回的信息中包括地址碼 功能碼 執(zhí)行后 的數(shù)據(jù)以及 CRC 校驗(yàn)碼 如果 CRC 校驗(yàn)出錯(cuò)就不返回任何信息 1 1 地址碼 地址碼 地址碼是每次通訊信息幀的第一字節(jié) 8 位 從 0 到 255 這個(gè)字節(jié)表明由用戶設(shè)置地址的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來(lái)的信息 每個(gè) 從機(jī)都必須有唯一的地址碼 并且只有符合地址碼的從機(jī)才能響應(yīng)回送信息 當(dāng)從機(jī)回送信息時(shí) 回送數(shù)據(jù)均以各自的地址碼開(kāi)始 主 機(jī) 發(fā)送的地址碼表明將發(fā)送到的從機(jī)地址 而從機(jī)返回的地址碼表明回送的從機(jī)地址 相應(yīng)的地址碼表明該信息來(lái)自于何處 1 2 功能碼 功能碼 是每次通訊信息幀傳送的第二個(gè)字節(jié) ModBus 通訊規(guī)約可定義的功能碼為 1 到 127 PDM 系列儀表 變送器僅用到其中的一部分功 能碼 作為主機(jī)請(qǐng)求發(fā)送 通過(guò)功能碼告訴從機(jī)應(yīng)執(zhí)行什么動(dòng)作 作為從機(jī)響應(yīng) 從機(jī)返回的功能碼與從主機(jī)發(fā)送來(lái)的功能碼一樣 并 表明從機(jī)已響應(yīng)主機(jī)并且已進(jìn)行相關(guān)的操作 表 8 1 MODBUS 部分功能碼 功能 碼 定 義操 作 二進(jìn)制 02讀開(kāi)關(guān)量輸入讀取一路或多路開(kāi)關(guān)量狀態(tài)輸入數(shù)據(jù) 01讀開(kāi)關(guān)量輸出讀取一路或多路開(kāi)關(guān)量輸出狀態(tài)數(shù)據(jù) 03讀寄存器數(shù)據(jù)讀取一個(gè)或多個(gè)寄存器的數(shù)據(jù) 05寫開(kāi)關(guān)量輸出控制一路繼電器 合 分 輸出 06寫單路寄存器把一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)寫入單個(gè)寄存器 10寫多路寄存器把多組二進(jìn)制數(shù)據(jù)寫入多個(gè)寄存器 1 3 數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū) 數(shù)據(jù)區(qū)包括需要由從機(jī)返送何種信息或執(zhí)行什么動(dòng)作 這些信息可以是數(shù)據(jù) 如 開(kāi)關(guān)量輸入 輸出 模擬量輸入 輸出 寄存器 等等 參考地址等 例如 主機(jī)通過(guò)功能碼 03 告訴從機(jī)返回寄存器的值 包含要讀取寄存器的起始地址及讀取寄存器的長(zhǎng)度 則 返回的數(shù)據(jù)包括寄存器的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度及數(shù)據(jù)內(nèi)容 對(duì)于不同的從機(jī) 地址和數(shù)據(jù)信息都不相同 應(yīng)給出通訊信息表 PDM 系列儀表 變送器采用 Modbus 通訊規(guī)約 主機(jī) PLC RTU PC 機(jī) DCS 等 利用通訊命令 功能碼 03 可以任意讀 取其數(shù)據(jù)寄存器 其數(shù)據(jù)信息表詳見(jiàn)附錄 PDM 系列儀表 變送器的數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)的電量多達(dá)幾百個(gè) 如 電流 電壓 功率 0 31 次諧波分量等 并且都是 16 位 2 字節(jié) 的二進(jìn)制數(shù)據(jù) 并且高位在前 一次最多可讀取寄存器數(shù) 既各種電量的數(shù)量 是 50 個(gè) PDM 響應(yīng)的命令格式是從機(jī)地址 功能碼 數(shù)據(jù)區(qū)及 CRC 碼 數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)都是兩個(gè)字節(jié) 并且高位在前 電能量除外 注 注 1 PDM 820AC ACM ACR PDM 800AC ACM 具有具有 03 06 10 功能碼 功能碼 2 如果 如果 PDM 采用采用 MODBUS ASCII 通訊協(xié)議 其通訊數(shù)據(jù)格式為 通訊協(xié)議 其通訊數(shù)據(jù)格式為 7 個(gè)數(shù)據(jù)位 個(gè)數(shù)據(jù)位 1 個(gè)個(gè) 停止位 偶校驗(yàn) 停止位 偶校驗(yàn) 二 二 MODBUS 功能碼簡(jiǎn)介功能碼簡(jiǎn)介 2 1 功能碼功能碼 02 讀 讀 1 路或多路開(kāi)關(guān)量狀態(tài)輸入路或多路開(kāi)關(guān)量狀態(tài)輸入 例如 主機(jī)要讀取地址為 01 開(kāi)關(guān)量 DI1 DI4 的輸入狀態(tài) 從機(jī) PDM 數(shù)據(jù)寄存器的地址和數(shù)據(jù)為 起始位地址 DI 寄存器數(shù)據(jù) 16 進(jìn)制 備 注 00000B DI1 DI2 DI4 狀態(tài)為 1 DI3 狀態(tài)為 0 主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式 主機(jī)發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送的信息備 注 從機(jī)地址101 發(fā)送至地址為 01 的從機(jī) 功能碼102 讀開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài) 起始 BIT 位20000 起始 BIT 位地址為 0000 讀數(shù)據(jù)長(zhǎng)度20004 讀取 4 路開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)位 CRC 碼279C9由主機(jī)計(jì)算得到 CRC 碼 從機(jī) PDM 響應(yīng)返回的報(bào)文格式 從機(jī)響應(yīng)字節(jié)數(shù)返回的信息備 注 從機(jī)地址101 來(lái)自從機(jī) 01 功能碼102 讀開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài) 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度101 1 個(gè)字節(jié) 8 個(gè) BIT 位 DI 狀態(tài)數(shù)據(jù)10BDI 寄存器內(nèi)容 CRC 碼2E04F 由從機(jī)計(jì)算得到 CRC 碼 2 2 功能碼功能碼 01 讀 讀 1 路或多路開(kāi)關(guān)量輸出狀態(tài)路或多路開(kāi)關(guān)量輸出狀態(tài) 例如 主機(jī)要讀取地址為 01 開(kāi)關(guān)量 DO1 DO2 的輸出狀態(tài) 從機(jī) PDM 數(shù)據(jù)寄存器的地址和數(shù)據(jù)為 起始位地址 DO 寄存器數(shù)據(jù) 16 進(jìn)制 備 注 000002 DO2 輸出狀態(tài)為 1 DO1 輸出狀態(tài)為 0 主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式 主機(jī)發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送的信息備 注 從機(jī)地址101 發(fā)送至地址為 01 的從機(jī) 功能碼101 讀開(kāi)關(guān)量輸出狀態(tài) 起始 BIT 位20000 起始 BIT 位地址為 0000 讀數(shù)據(jù)長(zhǎng)度20002 讀取 2 路繼電器輸出狀態(tài)位 CRC 碼2BDCB由主機(jī)計(jì)算得到 CRC 碼 從機(jī) PDM 響應(yīng)返回的報(bào)文格式 從機(jī)響應(yīng)字節(jié)數(shù)返回的信息備 注 從機(jī)地址101 來(lái)自從機(jī) 01 功能碼101 讀開(kāi)關(guān)量輸出狀態(tài) 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度101 1 個(gè)字節(jié) 8 個(gè) BIT 位 DO 狀態(tài)數(shù)據(jù)102DO 寄存器內(nèi)容 CRC 碼2D049 由從機(jī)計(jì)算得到 CRC 碼 2 3 功能碼功能碼 03 讀多路寄存器輸入 讀多路寄存器輸入 例如 主機(jī)要讀取地址為 01 起始地址為 0116 的 3 個(gè)從機(jī)寄存器數(shù)據(jù) 從機(jī) PDM 數(shù)據(jù)寄存器的地址和數(shù)據(jù)為 寄存器地址 寄存器數(shù)據(jù) 16 進(jìn)制 對(duì)應(yīng) PDM 電量 01161784UA 01171780UB 0118178AUC 主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式 主機(jī)發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送的信息備 注 從機(jī)地址101 發(fā)送至地址為 01 的從機(jī) 功能碼103 讀取寄存器 起始地址20116 起始地址為 0116 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度30003 讀取 3 個(gè)寄存器 共 6 個(gè)字節(jié) CRC 碼2E5F3由主機(jī)計(jì)算得到 CRC 碼 從機(jī) PDM 響應(yīng)返回的報(bào)文格式 從機(jī)響應(yīng)字節(jié)數(shù)返回的信息備 注 從機(jī)地址101 來(lái)自從機(jī) 01 功能碼103 讀取寄存器 讀取字106 3 個(gè)寄存器共 6 個(gè)字節(jié) 寄存器數(shù)據(jù) 121784地址為 0116 內(nèi)存的內(nèi)容 寄存器數(shù)據(jù) 221780地址為 0117 內(nèi)存的內(nèi)容 寄存器數(shù)據(jù) 32178A 地址為 0118 內(nèi)存的內(nèi)容 CRC 碼25847 由從機(jī)計(jì)算得到 CRC 碼 2 4 功能碼功能碼 05 寫 寫 1 路開(kāi)關(guān)量輸出 路開(kāi)關(guān)量輸出 遙控遙控 例 1 開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn) DO1 其當(dāng)前狀態(tài)為 分 主機(jī)要控制該路繼電器 合 控制命令為 FF00 為控制繼電器 合 0000 為控制繼電器 分 主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式 主機(jī)發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送的信息備 注 從機(jī)地址101 發(fā)送至地址為 01 的從機(jī) 功能碼105 寫開(kāi)關(guān)量輸出狀態(tài) 輸出 BIT 位20000 對(duì)應(yīng)輸出繼電器 BIT 位 DO1 控制命令2FF00 控制該路繼電器輸出為 合 狀態(tài)位 CRC 碼28C3A由主機(jī)計(jì)算得到 CRC 碼 從機(jī) PDM 響應(yīng)返回的報(bào)文格式 與主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式及數(shù)據(jù)內(nèi)容完全相同 例 2 開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn) DO2 其當(dāng)前狀態(tài)為 合 主機(jī)要控制該路繼電器 分 主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式 主機(jī)發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送的信息備 注 從機(jī)地址101 發(fā)送至地址為 01 的從機(jī) 功能碼105 寫開(kāi)關(guān)量輸出狀態(tài) 輸出 BIT 位20001 對(duì)應(yīng)輸出繼電器 BIT 位 DO2 控制命令20000 控制該路繼電器輸出為 合 狀態(tài)位 CRC 碼29C0A由主機(jī)計(jì)算得到 CRC 碼 從機(jī) PDM 響應(yīng)返回的報(bào)文格式 與主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式及數(shù)據(jù)內(nèi)容完全相同 2 5 功能碼功能碼 06 寫單路寄存器 寫單路寄存器 例如 主機(jī)要把數(shù)據(jù) 07D0 保存到地址為 002C 的從機(jī)寄存器中去 從機(jī)地址碼為 01 通訊數(shù)據(jù)保存結(jié)束后 地址為 002C 的 PDM 表原存儲(chǔ)信息為 地址 原來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 16 進(jìn)制 002C04B0 主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式 主機(jī)發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送的信息舉例 從機(jī)地址101 發(fā)送至地址為 01 的從機(jī) 功能碼106 寫單路寄存器 起始地址2002C 要寫入的寄存器地址 寫入數(shù)據(jù)207D0 對(duì)應(yīng)的新數(shù)據(jù) CRC 碼2 4BAF由主機(jī)計(jì)算得到的 CRC 碼 從機(jī) PDM 響應(yīng)返回的報(bào)文格式 與主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式及數(shù)據(jù)內(nèi)容完全相同 2 6 功能碼功能碼 10 寫多路寄存器 寫多路寄存器 主機(jī)利用這個(gè)功能碼把多個(gè)數(shù)據(jù)保存到 PDM 表的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中去 Modbus 通訊規(guī)約中的寄存器指的是 16 位 即 2 字節(jié) 并 且高位在前 這樣 PDM 的存儲(chǔ)器都是二個(gè)字節(jié) 由于 Modbus 通訊規(guī)約允許每次最多保存 60 個(gè)寄存器 因此 PDM 一次也最多允許保 存 60 個(gè)數(shù)據(jù)寄存器 例如 主機(jī)要把 0064 0010 保存到地址為 002C 002D 的從機(jī)寄存器中去 從機(jī)地址碼為 01 通訊數(shù)據(jù)保存結(jié)束后 地址為 002C 002D 的 PDM 表內(nèi)存儲(chǔ)信息為 地址 原來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 16 進(jìn)制 002C04B0 002D1388 主機(jī)發(fā)送的報(bào)文格式 主機(jī)發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送信息舉例 從機(jī)地址101發(fā)送至從機(jī) 01 功能碼110寫多路寄存器 起始地址2002C要寫入的寄存器的起始地址 保存數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度20002保存數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)度 共 2 字 保存數(shù)據(jù)字節(jié)長(zhǎng)104保存數(shù)據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度 共 4 字節(jié) 保存數(shù)據(jù) 1204B0數(shù)據(jù)地址 002C 保存數(shù)據(jù) 221388數(shù)據(jù)地址 002D CRC 碼2FC63由主機(jī)計(jì)算得到的 CRC 碼 從機(jī) PDM 響應(yīng)返回的報(bào)文格式 從機(jī)響應(yīng)字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)舉例 從機(jī)地址101來(lái)自從機(jī) 01 功能碼110寫多路寄存器 起始地址2002C起始地址為 002C 保存數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度 20002保存 2 個(gè)字長(zhǎng)度的數(shù)據(jù) CRC 碼28001由從機(jī)計(jì)算得到的 CRC 碼 三 錯(cuò)誤校驗(yàn)碼 三 錯(cuò)誤校驗(yàn)碼 CRC 校驗(yàn) 校驗(yàn) 主機(jī)或從機(jī)可用校驗(yàn)碼進(jìn)行判別接收信息是否正確 由于電子噪聲或一些其它干擾 信息在傳輸過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤 錯(cuò)誤校 驗(yàn)碼 CRC 可以檢驗(yàn)主機(jī)或從機(jī)在通訊數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中的信息是否有誤 錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)可以放棄 無(wú)論是發(fā)送還是接收 這樣增加了 系統(tǒng)的安全和效率 MODBUS 通訊協(xié)議的 CRC 冗余循環(huán)碼 包含 2 個(gè)字節(jié) 即 16 位二進(jìn)制數(shù) CRC 碼由發(fā)送設(shè)備 主機(jī) 計(jì)算 放置于發(fā)送信 息幀的尾部 接收信息的設(shè)備 從機(jī) 再重新計(jì)算接收到信息的 CRC 比較計(jì)算得到的 CRC 是否與接收到的相符 如果兩者不相符 則表明出錯(cuò) 在進(jìn)行 CRC 計(jì)算時(shí)只用 8 個(gè)數(shù)據(jù)位 起始位及停止位 如有奇偶校驗(yàn)位也包括奇偶校驗(yàn)位 都不參與 CRC 計(jì)算 CRC 碼的計(jì)算方法是 1 預(yù)置 1 個(gè) 16 位的寄存器為十六進(jìn)制 FFFF 即全為 1 稱此寄存器為 CRC 寄存器 2 把第一個(gè) 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù) 既通訊信息幀的第一個(gè)字節(jié) 與 16 位的 CRC 寄存器的低 8 位相異或 把結(jié)果放于 CRC 寄存器 3 把 CRC 寄存器的內(nèi)容右移一位 朝低位 用 0 填補(bǔ)最高位 并檢查右移后的移出位 4 如果移出位為 0 重復(fù)第 3 步 再次右移一位 如果移出位為 1 CRC 寄存器與多項(xiàng)式 A001 1010 0000 0000 0001 進(jìn)行異或 5 重復(fù)步驟 3 和 4 直到右移 8 次 這樣整個(gè) 8 位數(shù)據(jù)全部進(jìn)行了處理 6 重復(fù)步驟 2 到步驟 5 進(jìn)行通訊信息幀下一個(gè)字節(jié)的處理 7 將該通訊信息幀所有字節(jié)按上述步驟計(jì)算完成后 得到的 16 位 CRC 寄存器的高 低 字節(jié)進(jìn)行交換 8 最后得到的 CRC 寄存器內(nèi)容即為 CRC 碼 四 通訊錯(cuò)誤信息及數(shù)據(jù)的處理 四 通訊錯(cuò)誤信息及數(shù)據(jù)的處理 當(dāng) PDM 表檢測(cè)到除了 CRC 碼出錯(cuò)以外的錯(cuò)