MODBUS協(xié)議功能碼及報文解析

1、MODBUS協(xié)議（功能碼及報文解析）作者xxxx日期xxxxMODBUS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(PL。而發(fā)表的。事實上，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。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)

2、控 計算機和 remote terminal unit (RTU) 。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 RTUb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各 式后續(xù)的命令/數(shù)據(jù)帶有循環(huán)冗余校驗的校驗和，而ASCII格式采 用縱向冗余校驗的校驗和。被配置為 RTUg

3、g種的節(jié)點不會和設(shè)置為 ASCII變種的節(jié)點通信，反之亦然。對于通過TCP/IP （例如以太網(wǎng)）的連接，存在多個 Modbus/TCP 變種，這種方式不需要校驗和的計算。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 有一個擴展版本 Modbus Plus（Modbus+或者 MB+）,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勺高速令牌旋轉(zhuǎn)。它使用1Mbit/s的雙絞 線，并且每個節(jié)點都有轉(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

4、計算機需要特 別的接口，通常是支持ISA （SA85 ,PCI或者PCMCIA、線的板卡。Modbus協(xié)議是一個 master/slave 架構(gòu)的協(xié)議。有一個節(jié)點是 master節(jié)點，其他使用 ModbusB議參與通信的節(jié)點是 slave 節(jié) 點。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)點的節(jié)點可以啟動一個命令（在以太網(wǎng)上， 任何一個設(shè)備都能發(fā)送一個Modbu腌令，但是通常也只有一個主節(jié) 點設(shè)備啟動指令）。一個ModBu喻令包含了打算執(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

5、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 Modbu腌令包含了檢查碼， 以確定到達(dá)的命令沒有被破壞?；镜?ModBu喻令能指令一個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modem和網(wǎng)關(guān)支持Modbus協(xié)議，因為Modbus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勺不同實現(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信過程如下圖MODBUS RTU文格式起始位設(shè)備地址功能代碼數(shù)據(jù)CRC5 驗結(jié)束符T1-T2-8B

6、it8Bitn 個 8Bit16BitT1-T2-T3-T4T3-T4MODBUS ASCI報文格式起始位設(shè)二地功能代碼數(shù)據(jù)LRC父結(jié)束符址驗1個字符 27子2個字符n個字符2 7子 2個字符MODBUS T版文2字節(jié)一股為0一般為0高字節(jié)在也就是設(shè)1個字符n個字符交互標(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)備地址實際上MODBUS RTU ASCII的內(nèi)容是完全相同的，不同的的 A SCII方式用“：”標(biāo)識幀起始，用CR LF'標(biāo)識幀結(jié)束。校驗采用LR C,把RTU幀中一個字節(jié)白內(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

7、字符串 01” 16進(jìn)制的 30 31 ）。MODBUS TCP的設(shè)備標(biāo)識，功能碼等與 MODBUS RTU同，可 以認(rèn)為是在MODBUS RTU文的前邊加了一個頭，去掉了 CRO驗這 個尾。MODBUS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勺功能碼。ModBus能碼功能碼名稱作用0102030405060708091011121314讀取線圈狀態(tài)讀取輸

8、入狀態(tài)讀取保持寄存器讀取輸入寄存器強置單線圈預(yù)置單寄存器讀取異常狀態(tài)回送診斷校驗編程（只用于484）控詢（只用于484）讀取事件計數(shù)讀取通信事件記錄編程（184/384 484584）探詢（184/384 484584）取得一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF）取得一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF）在一個或多個保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制 值在一個或多個輸入寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制 值強置一個邏輯線圈的通斷狀態(tài)把具體二進(jìn)值裝入一個保持寄存器取得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，以說明從機狀態(tài)，短報文適宜于迅速讀 取狀態(tài)把診斷校驗報文送從機

9、，以對通信處理進(jìn)行評 鑒使主機模擬編程器作用，修改 PC從機邏輯 可使主機與一臺正在執(zhí)行長程序任務(wù)從機通 信，探詢該從機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 可使主機發(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 可是主機檢索每臺從機的ModBu郵務(wù)處理通 信事件記錄。如果某項事務(wù)處理完成，記錄會 給出有關(guān)錯誤可使主機模擬編程器功能修改 PC從機邏輯可使主機與正在執(zhí)行任務(wù)的從機通信，定期控 詢該從機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1516171819202122646572731191201271

10、28255強置多線圈預(yù)置多寄存器報告從機標(biāo)識(884 和 MICRO 84)重置通信鏈路讀取通用參數(shù)(584L)寫入通用參數(shù)(584L)保留作擴展功能備 用保留以備用戶功能 所用非法功能強置一審連續(xù)邏輯線圈的通斷把具體的二進(jìn)制值裝入一串連續(xù)的保持寄存器可使主機判斷編址從機的類型及該從機運行指 示燈的狀態(tài)可使主機模擬編程功能，修改 PC狀態(tài)邏輯發(fā)生非可修改錯誤后，是從機復(fù)位于已知狀態(tài)，可重置順序字節(jié)顯示擴展存儲器文件中的數(shù)據(jù)信息把通用參數(shù)寫入擴展存儲文件，或修改之留作用戶功能的擴展編碼保留留作內(nèi)部作用保留用于異常應(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

11、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 號命令。各個命令的功能和報文如下：01命令讀取線圈狀態(tài) MODBU弛址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 二讀取數(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

12、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起始地址圖（字節(jié)）00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05態(tài)02命令 讀取輸入狀態(tài) MODBU弛址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

13、 =N or N+1N 二讀取數(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 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02功能碼02起始地址圖（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 12

14、5(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+ 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03功能碼03起始地址圖（字節(jié)）00字節(jié)計數(shù)06起始地址低（字節(jié)）6B寄存器局（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寄存器局（110）00寄存器低（110）6404輸入寄存器 MODBUSfe址30001MODBUS請求功能碼1 BYT

15、E0X04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 BYTE0X04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起始地址圖（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)

16、置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTE0x0000 OR 0XFF000x0000釋放繼電器0xff00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)

17、）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 BYTE0X06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0

18、6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（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 BYTE0X0000 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