MODBUS協(xié)議功能碼及報文-485功能碼.doc

1、MODBUS協(xié)議Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon于1979年，為使用可編程邏輯控制器（PLC）而發(fā)表的。事實(shí)上，它已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間相當(dāng)常用的連接方式。Modbus比其他通信協(xié)議使用的更廣泛的主要原因有：公開發(fā)表并且無版稅要求 相對容易的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)部署 對供應(yīng)商來說，修改移動原生的位或字節(jié)沒有很多限制 Modbus允許多個設(shè)備連接在同一個網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，舉個例子，一個由測量溫度和濕度的裝置，并且將結(jié)果發(fā)送給計算機(jī)。在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）中，Modbus通常用來連接監(jiān)控計算機(jī)和remote terminal unit (RTU)

2、。Modbus協(xié)議目前存在用于串口、以太網(wǎng)以及其他支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的版本。大多數(shù)Modbus設(shè)備通信通過串口EIA-485物理層進(jìn)行1。對于串行連接，存在兩個變種，它們在數(shù)值數(shù)據(jù)表示不同和協(xié)議細(xì)節(jié)上略有不同。Modbus RTU是一種緊湊的，采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)的方式，Modbus ASCII是一種人類可讀的，冗長的表示方式。這兩個變種都使用串行通訊（serial communication）方式。RTU格式后續(xù)的命令數(shù)據(jù)帶有循環(huán)冗余校驗(yàn)的校驗(yàn)和，而ASCII格式采用縱向冗余校驗(yàn)的校驗(yàn)和。被配置為RTU變種的節(jié)點(diǎn)不會和設(shè)置為ASCII變種的節(jié)點(diǎn)通信，反之亦然。對于通過TCP/IP（例如以太網(wǎng)

3、）的連接，存在多個Modbus/TCP變種，這種方式不需要校驗(yàn)和的計算。對于所有的這三種通信協(xié)議在數(shù)據(jù)模型和功能調(diào)用上都是相同的，只有封裝方式是不同的。Modbus 有一個擴(kuò)展版本 Modbus Plus(Modbus+或者M(jìn)B+)，不過此協(xié)定是Modicon專有的，和 Modbus不同。它需要一個專門的協(xié)處理器來處理類似HDLC的高速令牌旋轉(zhuǎn)。它使用1Mbit/s的雙絞線，并且每個節(jié)點(diǎn)都有轉(zhuǎn)換隔離裝置，是一種采用轉(zhuǎn)換邊緣觸發(fā)而不是電壓水平觸發(fā)的裝置。連接Modbus Plus到計算機(jī)需要特別的接口，通常是支持ISA（SA85）,PCI或者PCMCIA總線的板卡。Modbus協(xié)議是一個 mas

4、ter/slave 架構(gòu)的協(xié)議。有一個節(jié)點(diǎn)是 master 節(jié)點(diǎn)，其他使用Modbus協(xié)議參與通信的節(jié)點(diǎn)是 slave 節(jié)點(diǎn)。每一個 slave 設(shè)備都有一個唯一的地址。在串行和MB+網(wǎng)絡(luò)中，只有被指定為主節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)可以啟動一個命令（在以太網(wǎng)上，任何一個設(shè)備都能發(fā)送一個Modbus命令，但是通常也只有一個主節(jié)點(diǎn)設(shè)備啟動指令）。一個ModBus命令包含了打算執(zhí)行的設(shè)備的Modbus地址。所有設(shè)備都會收到命令，但只有指定位置的設(shè)備會執(zhí)行及回應(yīng)指令（地址 0例外，指定地址 0 的指令是廣播指令，所有收到指令的設(shè)備都會執(zhí)行，不過不回應(yīng)指令）。所有的Modbus命令包含了檢查碼，以確定到達(dá)的命令沒有被破

5、壞?；镜腗odBus命令能指令一個RTU改變它的寄存器的某個值，控制或者讀取一個I/O端口，以及指揮設(shè)備回送一個或者多個其寄存器中的數(shù)據(jù)。有許多modems和網(wǎng)關(guān)支持Modbus協(xié)議，因?yàn)镸odbus協(xié)議很簡單而且容易復(fù)制。它們當(dāng)中一些為這個協(xié)議特別設(shè)計的。有使用有線、無線通信甚至短消息和GPRS的不同實(shí)現(xiàn)。不過設(shè)計者需要克服一些包括高延遲和時序的問題。MODBUS通信過程如下圖MODBUS RTU 報文格式起始位設(shè)備地址功能代碼數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)結(jié)束符T1-T2-T3-T48Bit8Bitn個8Bit16BitT1-T2-T3-T4MODBUS ASCII 報文格式起始位設(shè)備地址功能代碼數(shù)據(jù)L

6、RC校驗(yàn)結(jié)束符1個字符2個字符2個字符n個字符2個字符2個字符MODBUS TCP報文交互標(biāo)識協(xié)議標(biāo)識報文長度設(shè)備標(biāo)識功能代碼數(shù)據(jù)2字節(jié)一般為02字節(jié)一般為02字節(jié)高字節(jié)在前1字節(jié)也就是設(shè)備地址1個字符n個字符實(shí)際上MODBUS RTU與ASCII的內(nèi)容是完全相同的，不同的的ASCII方式用“：”標(biāo)識幀起始，用“CR LF”標(biāo)識幀結(jié)束。校驗(yàn)采用LRC，把RTU幀中一個字節(jié)的內(nèi)容換成了2個ASCII字符。比如在RTU方式下設(shè)備地址 01 只有一個字節(jié)，在ASCII方式下轉(zhuǎn)換成字符串“01”（16進(jìn)制的30 31 ）。MODBUS TCP 中的設(shè)備標(biāo)識，功能碼等與MODBUS RTU相同，可以認(rèn)為

7、是在MODBUS RTU報文的前邊加了一個頭，去掉了CRC校驗(yàn)這個尾。MODBUS協(xié)議定義了4種基本數(shù)據(jù)類型：可讀寫位數(shù)據(jù)，只讀位數(shù)據(jù)，只讀16位數(shù)據(jù)，可讀寫16位數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)分別被稱為線圈狀態(tài)，輸入狀態(tài)，輸入寄存器，保持寄存器。MODBUS協(xié)議中定義的這些數(shù)據(jù)都是一個從地址1開始的數(shù)組，訪問時需要指明從哪個地址開始訪問，訪問多少個數(shù)據(jù)。下表是MODBUS的功能碼。ModBus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

8、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，用戶邏輯可以將這些線圈定義，以說明從機(jī)狀態(tài)，短報文適宜于迅速讀取狀態(tài)08回送診斷校驗(yàn)把診斷校驗(yàn)報文送從機(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的報文發(fā)送后，本功能碼才發(fā)送11讀取事件計數(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

9、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（184/384 484 584）可使主機(jī)模擬編程器功能修改PC從機(jī)邏輯14探詢（184/384 484 584）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MICRO 84）可使主機(jī)模擬編程功能，修改

10、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2264保留作擴(kuò)展功能備用6572保留以備用戶功能所用留作用戶功能的擴(kuò)展編碼73119非法功能120127保留留作內(nèi)部作用128255保留用于異常應(yīng)答各個功能碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型代碼功能數(shù)據(jù)類型01讀位02讀位03讀16位整型04讀16位整型05寫位06寫整16位整型15寫位16寫整16位整型MODBUS協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜，但是常用的命令也就簡單的幾個，01，02，03，04，05，06，15，16號

11、命令。各個命令的功能和報文如下：01 命令 讀取線圈狀態(tài) MODBUS地址 00001MODBUS 請求功能碼1 BYTE0X01起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 2000(0X7D0)MODBUS 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X01字節(jié)計數(shù)1 BYTEN線圈狀態(tài)n BYTEn =N or N+1N =讀取數(shù)量/8 如果余數(shù)不為0 則N=N+1錯誤 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X01+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)（hex）域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼01功能碼01起始地址高(字節(jié))00

12、字節(jié)計數(shù)03起始地址低(字節(jié))1327（h）20狀態(tài)CD讀取數(shù)量高(字節(jié))0035（h）28狀態(tài)6B讀取數(shù)量低(字節(jié))1338（h）36狀態(tài)0502 命令 讀取輸入狀態(tài) MODBUS地址 10001MODBUS 請求功能碼1 BYTE0X02起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 2000(0X7D0)MODBUS 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X02字節(jié)計數(shù)1 BYTEN輸入狀態(tài)n BYTEn =N or N+1N =讀取數(shù)量/8 如果余數(shù)不為0 則N=N+1錯誤 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X02+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0

13、x3 or 0x4舉例請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)（hex）域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼02功能碼02起始地址高(字節(jié))00字節(jié)計數(shù)03起始地址低(字節(jié))C4204(h)197狀態(tài)AC讀取數(shù)量高(字節(jié))00212(h)205狀態(tài)DB讀取數(shù)量低(字節(jié))16218(h)213狀態(tài)3503 讀保持寄存器 MODBUS地址 40001MODBUS 請求功能碼1 BYTE0X03起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 125(0X7D)MODBUS 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X03字節(jié)計數(shù)1 BYTEN*2輸入狀態(tài)N*2 BYTE錯誤 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X03+ 0X8

14、0錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)（hex）域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼03功能碼03起始地址高(字節(jié))00字節(jié)計數(shù)06起始地址低(字節(jié))6B寄存器高（108）02讀取數(shù)量高(字節(jié))00寄存器低（108）2B讀取數(shù)量低(字節(jié))03寄存器高（109）00寄存器低（109）00寄存器高（110）00寄存器低（110）6404 輸入寄存器 MODBUS地址 30001MODBUS 請求功能碼1 BYTE0X04起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 125(0X7D)MODBUS 響應(yīng)功能碼1 BYTE

15、0X04字節(jié)計數(shù)1 BYTEN*2輸入狀態(tài)N*2 BYTE錯誤 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X04+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)（hex）域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼04功能碼04起始地址高(字節(jié))00字節(jié)計數(shù)02起始地址低(字節(jié))08輸入寄存器高（9）00讀取數(shù)量高(字節(jié))00輸入寄存器低（9）0A讀取數(shù)量低(字節(jié))0105 設(shè)置單個繼電器狀態(tài)MODBUS 請求功能碼1 BYTE0X05設(shè)置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTE0x0000 OR 0XFF00 0x0000 釋放繼電器0xff00

16、 吸合繼電器MODBUS 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X05設(shè)置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTE0x0000 OR 0XFF00 錯誤 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X05+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例(吸合6號繼電器)請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)（hex）域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼05功能碼05設(shè)置地址高(字節(jié))00設(shè)置地址高(字節(jié))00設(shè)置地址低(字節(jié))05設(shè)置地址低(字節(jié))05設(shè)置內(nèi)容高(字節(jié))FF設(shè)置內(nèi)容高(字節(jié))FF設(shè)置內(nèi)容低(字節(jié))00設(shè)置內(nèi)容低(字節(jié))FF06 設(shè)置單個保持寄存器MODBUS 請求功能碼1 BY

17、TE0X06設(shè)置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTE0x0000 to 0XFF00MODBUS 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X06設(shè)置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTE0x0000 to 0XFF00錯誤 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X06+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例設(shè)置9號保持寄存器內(nèi)容為25請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)（hex）域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼06功能碼06設(shè)置地址高(字節(jié))00設(shè)置地址高(字節(jié))00設(shè)置地址低(字節(jié))08設(shè)置地址低(字節(jié))08設(shè)置內(nèi)容高(字節(jié))00設(shè)置內(nèi)容高

18、(字節(jié))00設(shè)置內(nèi)容低(字節(jié))19設(shè)置內(nèi)容低(字節(jié))1915 設(shè)置多個繼電器狀態(tài)MODBUS 請求功能碼1 BYTE0X0F設(shè)置起始地址2 BYTE 0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置長度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0字節(jié)計數(shù)1 BYTEN設(shè)置內(nèi)容N BYTEMODBUS 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X0F設(shè)置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置長度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0錯誤 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X0F+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例設(shè)置繼電器請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)（hex）域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼0F功能碼0F設(shè)置地址高(字節(jié))00設(shè)置地址高(字節(jié))00設(shè)置地址低(字節(jié))13設(shè)置地址低(字節(jié))13設(shè)置數(shù)量高(字節(jié))00設(shè)置數(shù)量高(字節(jié))00設(shè)置數(shù)量低(字節(jié))0A設(shè)置數(shù)量低(字節(jié))0A字節(jié)計數(shù)02設(shè)置內(nèi)容高(字節(jié))CD設(shè)置內(nèi)容低(字節(jié))0116 設(shè)置多個保持寄存器MODBUS 請求功能碼1 BYTE0X10設(shè)置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置長度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0字節(jié)計數(shù)1 BYTEN*2設(shè)置內(nèi)容N*2 BYTEMO