MODBUS入門講解-新手必看

1、MODBUS詳解精簡版一、基本術(shù)語1、字 word、字節(jié) byte、位 bit1 word = 2 byte；1 byte = 8 bit.2、校驗(yàn)碼校驗(yàn)碼是由前面的數(shù)據(jù)通過某種算法得出的，用以檢驗(yàn)該組數(shù)據(jù)的正確性。代碼 作為數(shù)據(jù)在向計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備進(jìn)行輸入時，容易產(chǎn)生輸入錯誤，為了減少這種 輸入錯誤，編碼專家發(fā)明了各種校驗(yàn)檢錯方法，并依據(jù)這些方法設(shè)置了校驗(yàn)碼。常用的校驗(yàn)有：累加和校驗(yàn)SUM、字節(jié)異或校驗(yàn)XOR、縱向冗余校驗(yàn)LRC、循環(huán)冗 余校驗(yàn)CRC3、協(xié)議和接口協(xié)議是一種規(guī)范和約定，是一種通訊的語言，規(guī)定了通信雙方能夠識別并使用的 消息結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式。接口是一種設(shè)備的物理連接，指的是在物理

2、層上的定義，像RS422/RS232/RS485/ 以太網(wǎng)口等。協(xié)議和接口并不是一個概念，不能混淆。Modbus協(xié)議一般運(yùn)行在RS485物理接口上，半雙工的，是一種主從協(xié)議。二、Modbus協(xié)議概述Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言，實(shí)現(xiàn)控制器之間、控制器由網(wǎng)絡(luò)和其 它設(shè)備之間的通信，支持傳統(tǒng)的RS232/RS422/RS485和最新發(fā)展的以太網(wǎng)設(shè)備。它已經(jīng)成 為一種通用工業(yè)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)行集中控 制。此協(xié)議定義了一個控制器能認(rèn)識使用的消息結(jié)構(gòu)。Modbus協(xié)議是一種請求一一應(yīng)答方式的協(xié)議。三、兩種傳輸方式1、ASCII 模式ASCII

3、：美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼特點(diǎn)： 消息中每個8bit都作為兩個ASCII字符發(fā)送 1個起始位、7個數(shù)據(jù)位、1個奇偶校驗(yàn)位和I個停止位（或者兩個停止位） 錯誤檢測域是LRC檢驗(yàn) 字符發(fā)送的時間間隔可達(dá)到1秒而不會產(chǎn)生錯誤2、RTU模式RTU：遠(yuǎn)程終端單元特點(diǎn)： 消息中每個8bit字節(jié)包含兩個4bit的十六進(jìn)制字符，因此，在波特 率相同的情況下，傳輸效率比ascii傳輸方式大 1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個奇偶校驗(yàn)位和1個停止位（或者兩個停 止位） 錯誤檢測域是CRC檢驗(yàn) 消息發(fā)送至少要以個字符時間的停頓間隔開始。整個消息幀必須作 為一連續(xù)的流傳輸。如果在幀完成之前有超過個字符時間的停頓時間，接收設(shè)備將

4、刷新不 完整的消息并假定下一個字節(jié)是一個新消息的地址域。同樣地，如果一個新消息在小于個 字符時間內(nèi)接著前個消息開始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。個字符間隔就算 接收異常，只有超過個字符間隔才認(rèn)為幀結(jié)束。目前常用的是RTU傳輸方式，因?yàn)橄旅娴膶⒁訰TU傳輸方式為例.四. 報文格式讀數(shù)據(jù)： 下行報文:從機(jī)功寄存器起寄存器起讀取寄存讀取寄存CRCCRC地址能始地址髙始地址低器個數(shù)高器個數(shù)低校驗(yàn)校驗(yàn)碼字節(jié)字節(jié)字節(jié)字節(jié)髙上行報文:從機(jī)地址功能碼返回字節(jié)個數(shù)寄存器數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)寫數(shù)據(jù)：下行報文:從機(jī)地 址功能 碼寄存器起始地 址寫寄存器個要寫的數(shù) 據(jù)CRC校 驗(yàn)上行報文:從機(jī)地 址PE 厶冃 功碼

5、寄存器起始地 址寫寄存器個 數(shù)寫入的數(shù) 據(jù)CRC校 驗(yàn)1、從機(jī)地址范圍：廣247,0為廣播地址，占一個字節(jié)。理論上Modbus協(xié)議可以接247個從機(jī)，但若用于485接口上則由于485接口的限制，在沒 有中繼情況下，最多可以接32個從機(jī)。2, 功能碼，255,占一個字節(jié)，有些代碼適用于所有的控制器，有些事應(yīng)用于某種控制 器，還有些保留以備后用。電力系統(tǒng)中modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)主要分為四類：離散量輸入、線圈狀態(tài)、輸入寄存器、保持 寄存器。離散量輸入對應(yīng)開入（遙信），線圈狀態(tài)對應(yīng)哪開出（遙控），輸入寄存器對應(yīng) 只讀的模擬量（遙測），保持寄存器對應(yīng)可讀可寫的模擬量（遙調(diào)）。從機(jī)若正常返回，則功能不變，

6、若錯誤返回，則功能碼的最高位為1,且從機(jī)會將一獨(dú)特 的代碼放到回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，以便于告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯誤。主設(shè)備應(yīng)用程序得 到異議的回應(yīng)后，典型的處理過程是重發(fā)消息，或者診斷發(fā)給從設(shè)備的消息并報告給操作 員。如03功能碼，錯誤返回為83。電力系統(tǒng)中常用功能碼表數(shù)據(jù)類型讀功能碼寫功能碼對象類型離散量輸入02單個位線圈狀態(tài)0105,15單個位輸入寄存器0416位字保持寄存器0306,1616位字上表中是對應(yīng)數(shù)掲類型的標(biāo)準(zhǔn)功能碼，但在實(shí)際應(yīng)用中，廠家通常會根據(jù)實(shí)用性做些 變通，但并不影響數(shù)據(jù)的讀寫。3、寄存器起始地址寄存器起始地址占兩個字節(jié)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。Modbus協(xié)議中數(shù)據(jù)模型

7、常用的有兩種，帶有4個獨(dú)立塊的modbus數(shù)據(jù)模型和僅有1個塊的modbus數(shù)據(jù)模型，對于不同的數(shù)據(jù)模型參數(shù)地址的編制不同。一般釆用1個塊的modbus數(shù)據(jù)模型，如下數(shù)據(jù)類型參數(shù)地址，寄存器編號離散量輸入000010FFFF線圈狀態(tài)1000riFFFF輸入寄存器300013FFFF保持寄存器400014FFFFModbus協(xié)議中寄存器地址從1開始，而實(shí)際存儲中地址從0開始。假如要讀取寄 存器編號為40005 （4為塊編號，5為modbus中寄存器地址）的寄存器的數(shù)據(jù)，則 應(yīng)把00 04放入報文的地址域。寄存器定義，又名碼表或者信息點(diǎn)表，應(yīng)由廠家 提供的。舉例：寄存器編號屬性定義系數(shù)備注4000

8、1ROA相電壓從40048中 讀取電壓系數(shù)40002ROB相電壓如要讀A相電壓，則應(yīng)將0x00 0x00放入寄存器起始地址域中。4、要讀取的寄存器個數(shù)寄存器個數(shù)占兩個字節(jié)，同樣是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后，下行報文使用。5、數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，占一個字節(jié)，上行報文用，不同于寄存器個數(shù)。6、數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)域占n個字節(jié)，也是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后7、CRC校驗(yàn)CRC校驗(yàn)占兩個字節(jié)，低字節(jié)柱前，高字節(jié)在后CRC常用函數(shù)如下：unsigned char *puchMsg ；unsigned short usDataLen ；unsigned int CRC16(unsigned char puchMsg

9、, unsigned int usDataLen)unsigned char uchCRCHi = OxFF ；unsigned char uchCRCLo = OxFF ；unsigned ulndex ；while (usDataLen)ulndex = uchCRCHi * *puchMsgg+ ;uchCRCHi = uchCRCLo “ auchCRCHiulndex；uchCRCLo = auchCRCLoulndex；return (uchCRCHi 8 uchCRCLo)；設(shè)返回值為crc,則將crc8和crc&Oxff依次放入報文中。這里將高字節(jié)先入，是因?yàn)?在crc校驗(yàn)函數(shù)

10、中已經(jīng)將高低字節(jié)做了調(diào)換。五、報文實(shí)例1、讀40005、40006兩個寄存器，假設(shè)從機(jī)地址為1下行報文：01 03 00 04 00 02 85 ca從機(jī)地址功能碼寄存器起始地址讀取寄存器個數(shù)CRC校驗(yàn)010300 0400 0285 ca上行報文：01 03 04 00 00 00 00 21 33從機(jī)地 址功能 碼返回字節(jié)個 數(shù)寄存器40005數(shù)據(jù)寄存器40006數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)01030400 0000 0021 332.向40005寄存器中寫入0x12, 0x34,假設(shè)從機(jī)地址為1 下行報文：01 06 00 04 00 01 12 34 4a b0從機(jī)地 址功能 碼寄存器起始地 址讀取

11、寄存器個 數(shù)要寫入的數(shù) 據(jù)CRC校 驗(yàn)010300 0400 0112 3485 ca上行報文：01 06 00 04 00 01 12 34 4a b0從機(jī)地址功能 碼寄存器起始地址讀取寄存器個 數(shù)寫入的數(shù) 據(jù)CRC校 驗(yàn)010300 0400 0112 3485 caModbus協(xié)議定義的寄存眾地址是5位十進(jìn)制地址，即：線圈(DO)地址:0000009999觸點(diǎn)(DI)地址:1000019999輸入寄存器(AI)地址：3000039999輸出寄存器(A0)地址：4000049999由于上述各類地址是唯一對應(yīng)的，因此有些資料就以其第一個數(shù)字區(qū)分各類地址，即：Ox代表線圈(D0)類地址，lx代

12、表觸點(diǎn)(DI)類地址、3x代表輸入寄存器(AI)類地 址、4x代表輸出寄存器(A0)類地址。在實(shí)際編程中，由于前綴的區(qū)分作用，所以只需說明后4位數(shù)，而且需轉(zhuǎn)換為4位十六進(jìn)制 地址。關(guān)于MODBUS各地址的說明MODBUS 協(xié)議中設(shè)備類型為 Ox, lx, 3x, 4x, 5x, 6x,還有4x bit, 3x bit等，下面分別說明這些設(shè)備類型在MODBUS協(xié)議中支持哪些功能 碼。Ox： 是一個可讀可寫的設(shè)備類型，相當(dāng)于操作PLC的輸出點(diǎn)。該設(shè)備類型讀位狀態(tài)的 時候，發(fā)出的功能碼為01H,寫位狀態(tài)的時候發(fā)出的功能碼為05H。lx：是一個只讀的設(shè)備類型，相當(dāng)于讀PLC的輸入點(diǎn)。讀位狀態(tài)的時候發(fā)出的功能碼 為 02H。3x： 是一個只讀的設(shè)備類型，相當(dāng)于讀PLC的模擬量。讀數(shù)據(jù)的時候，發(fā)出的功能碼 為 04H。4x：是一個可讀可寫的設(shè)備類型，相當(dāng)于操作PLC的數(shù)據(jù)寄存器。當(dāng)讀數(shù)據(jù)的時候，發(fā) 出的功能碼是03H,當(dāng)寫數(shù)據(jù)的時候發(fā)出的功能碼是10Ho5x：該設(shè)備類型與4x的設(shè)備類型屬性是一樣的。即發(fā)出讀寫的功能碼完全一樣。不同 之處在于，當(dāng)為雙字時，例如32_bit unsigned格式的數(shù)據(jù)，使用5x和4x兩種 設(shè)備類型分別讀取數(shù)據(jù)時，高字和低字的位置是顛倒的。例如，使用4x設(shè)備類型讀到的 數(shù)據(jù)是0x1234,那么使用5x設(shè)備類型讀取的數(shù)據(jù)是0x3412。6x：