MODBUS通訊plc編程方法

1、MODBUS訊協(xié)議及編程【一】一、Modbus協(xié)議簡(jiǎn)介?Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(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)行集中監(jiān)控。?此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請(qǐng)求訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程，如果回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求，以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)

2、。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測(cè)的方法。1、在Modbus網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用一RS-232O容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號(hào)位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modenffl網(wǎng)。?控制器通信使用主從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢(xún)）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢(xún)提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機(jī)和可編程儀表。典型的從設(shè)備：可編程控制器。?主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能

3、以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢(xún)的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢(xún)的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯(cuò)誤檢測(cè)域。?從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯(cuò)誤檢測(cè)域。如果在消息接收過(guò)程中發(fā)生一錯(cuò)誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一錯(cuò)誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。2、在其它類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對(duì)等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨(dú)的通信過(guò)程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。提供的多個(gè)內(nèi)部通道可允許同時(shí)發(fā)生

4、的傳輸進(jìn)程。在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主一從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對(duì)等”。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)同樣，當(dāng)控制器接收到一消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。3、查詢(xún)一回應(yīng)周期圖1主一從查詢(xún)一回應(yīng)周期表(1)查詢(xún)查詢(xún)消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開(kāi)始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯(cuò)誤檢測(cè)域?yàn)閺脑O(shè)備提供了一種驗(yàn)證消息內(nèi)容是否正確的方法。(2)回應(yīng)如果從設(shè)備產(chǎn)生一正常的回應(yīng)，在

5、回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢(xún)消息中的功能代碼的回應(yīng)。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：象寄存器值或狀態(tài)。如果有錯(cuò)誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯(cuò)誤的，同時(shí)數(shù)據(jù)段包含了描述此錯(cuò)誤信息的代碼。錯(cuò)誤檢測(cè)域允許主設(shè)備確認(rèn)消息內(nèi)容是否可用。二、兩種傳輸方式控制器能設(shè)置為兩種傳輸模式(ASCII或RTU中的任何一種在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)通信。用戶(hù)選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)(波特率、校驗(yàn)方式等)，在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，在一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。ASCII模式:地址功能代碼數(shù)據(jù)數(shù)量數(shù)據(jù)1.數(shù)據(jù)nLRC高字節(jié)LRC低字節(jié)回車(chē)換行RTU奠式地址功能數(shù)

6、據(jù)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)nCRC低CRCM代碼數(shù)量子下字節(jié)所選的ASCII或RTUPJ式僅適用于標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)，它定義了在這些網(wǎng)絡(luò)上連續(xù)傳輸?shù)南⒍蔚拿恳晃?，以及決定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。在其它網(wǎng)絡(luò)上（象MA濟(jì)口ModbusPlus）Modbus消息被轉(zhuǎn)成與串行傳輸無(wú)關(guān)的幀。1、ASCII模式當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以ASCII（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）模式通信，在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)都作為兩個(gè)ASCII字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到1秒而不產(chǎn)生錯(cuò)誤。代碼系統(tǒng)十六進(jìn)制，ASCII字符0.9,A.F消息中的每個(gè)ASCII字符都是一個(gè)十六進(jìn)制字符組成每個(gè)字

7、節(jié)的位1個(gè)起始位7個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無(wú)校驗(yàn)則無(wú)1個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè)Bit（無(wú)校驗(yàn)時(shí)）錯(cuò)誤檢測(cè)域LRC縱向冗長(zhǎng)檢測(cè)）2、RTUf式當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以RTU（遠(yuǎn)程終端單元）模式通信，在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)包含兩個(gè)4Bit的十六進(jìn)制字符。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù)。代碼系統(tǒng)8位二進(jìn)制，十六進(jìn)制數(shù)09,A.F消息中的每個(gè)8位域都是一個(gè)兩個(gè)十六進(jìn)制字符組成每個(gè)字節(jié)的位1個(gè)起始位8個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無(wú)校驗(yàn)則無(wú)1個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè)Bit（無(wú)校驗(yàn)時(shí)）錯(cuò)誤檢測(cè)域CRC（1環(huán)冗長(zhǎng)檢

8、測(cè)）三、Modbus消息幀兩種傳輸模式中（ASCII或RTU,傳輸設(shè)備以將Modbus消息轉(zhuǎn)為有起點(diǎn)和終點(diǎn)的幀，這就允許接收的設(shè)備在消息起始處開(kāi)始工作，讀地址分配信息，判斷哪一個(gè)設(shè)備被選中（廣播方式則傳給所有設(shè)備），判知何時(shí)信息已完成。部分的消息也能偵測(cè)到并且錯(cuò)誤能設(shè)置為返回結(jié)果。1、ASCII幀使用ASCII模式，消息以冒號(hào)（：）字符（ASCII碼3AH）開(kāi)始，以回車(chē)換行符結(jié)束（ASCII碼0DH,0AH）。?其它域可以使用的傳輸字符是十六進(jìn)制的0.9,A.F。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備不斷偵測(cè)“：”字符，當(dāng)有一個(gè)冒號(hào)接收到時(shí)，每個(gè)設(shè)備都解碼下個(gè)域（地址域）來(lái)判斷是否發(fā)給自己的。?消息中字符間發(fā)送的時(shí)間間

9、隔最長(zhǎng)不能超過(guò)1秒，否則接收的設(shè)備將認(rèn)為傳輸錯(cuò)誤。一個(gè)典型消息幀如下所示：起始位設(shè)備地址功能代碼數(shù)據(jù)LRCS驗(yàn)結(jié)束符1個(gè)字符2個(gè)字符2個(gè)字符n個(gè)字符2個(gè)字符2個(gè)字符圖2ASCII消息幀2、RTUM使用RTU模式，消息發(fā)送至少要以個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開(kāi)始。在網(wǎng)絡(luò)波特率下多樣的字符時(shí)間，這是最容易實(shí)現(xiàn)的（如下圖的T1-T2-T3-T4所示）。傳輸?shù)牡谝粋€(gè)域是設(shè)備地址?？梢允褂玫膫鬏斪址鞘M(jìn)制的0.9,A.F。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測(cè)網(wǎng)絡(luò)總線，包括停頓間隔時(shí)間內(nèi)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)域（地址域）接收到，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自己的。在最后一個(gè)傳輸字符之后，一個(gè)至少個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定了消息的結(jié)束。一個(gè)新的

10、消息可在此停頓后開(kāi)始。?整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流轉(zhuǎn)輸。如果在幀完成之前有超過(guò)個(gè)字符時(shí)問(wèn)的停頓時(shí)間，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。同樣地，如果一個(gè)新消息在小于個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開(kāi)始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮腃RCM的值不可能是正確的。一典型的消息幀如下所示：起始位設(shè)備地址功能代碼數(shù)據(jù)CRO驗(yàn)結(jié)束符T1-T2-T3-T48Bit8Bitn個(gè)8Bit16BitT1-T2-T3-T4圖3RTU消息幀3、地址域消息幀的地址域包含兩個(gè)字符（ASCII）或8Bit（RTU?？赡艿膹脑O(shè)備地址是0.247（十進(jìn)制）。單個(gè)設(shè)備的地

11、址范圍是1247。主設(shè)備通過(guò)將要聯(lián)絡(luò)的從設(shè)備的地址放入消息中的地址域來(lái)選通從設(shè)備。當(dāng)從設(shè)備發(fā)送回應(yīng)消息時(shí)，它把自己的地址放入回應(yīng)的地址域中，以便主設(shè)備知道是哪一個(gè)設(shè)備作出回應(yīng)。?地址0是用作廣播地址，以使所有的從設(shè)備都能認(rèn)識(shí)。當(dāng)Modbus協(xié)議用于更高水準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)，廣播可能不允許或以其它方式代替。4、如何處理功能域消息幀中的功能代碼域包含了兩個(gè)字符（ASCII）或8Bits（RTU?？赡艿拇a范圍是十進(jìn)制的1255o當(dāng)然，有些代碼是適用于所有控制器，有此是應(yīng)用于某種控制器，還有些保留以備后用。?當(dāng)消息從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備時(shí)，功能代碼域?qū)⒏嬷畯脑O(shè)備需要執(zhí)行哪些行為。例如去讀取輸入的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，讀一組寄

12、存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容，讀從設(shè)備的診斷狀態(tài)，允許調(diào)入、記錄、校驗(yàn)在從設(shè)備中的程序等。?當(dāng)從設(shè)備回應(yīng)時(shí)，它使用功能代碼域來(lái)指示是正?；貞?yīng)（無(wú)誤）還是有某種錯(cuò)誤發(fā)生（稱(chēng)作異議回應(yīng)）。對(duì)正?；貞?yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)相應(yīng)的功能代碼。對(duì)異議回應(yīng)，從設(shè)備返回一等同于正常代碼的代碼，但最重要的位置為邏輯1。例如：一從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備的消息要求讀一組保持寄存器，將產(chǎn)生如下功能代碼：00000011（十六進(jìn)制03H）對(duì)正?；貞?yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)同樣的功能代碼。對(duì)異議回應(yīng)，它返回：10000011（十六進(jìn)制83H）除功能代碼因異議錯(cuò)誤作了修改外，從設(shè)備將一獨(dú)特的代碼放到回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，這能告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯(cuò)誤。主設(shè)備應(yīng)用程

13、序得到異議的回應(yīng)后，典型的處理過(guò)程是重發(fā)消息，或者診斷發(fā)給從設(shè)備的消息并報(bào)告給操作員。5、數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)域是由兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)集合構(gòu)成的，范圍00.FF。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，這可以是由一對(duì)ASCII字符組成或由一RTU?符組成。從主設(shè)備發(fā)給從設(shè)備消息的數(shù)據(jù)域包含附加的信息：從設(shè)備必須用于進(jìn)行執(zhí)行由功能代碼所定義的所為。這包括了象不連續(xù)的寄存器地址，要處理項(xiàng)的數(shù)目，域中實(shí)際數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。例如，如果主設(shè)備需要從設(shè)備讀取一組保持寄存器（功能代碼03），數(shù)據(jù)域指定了起始寄存器以及要讀的寄存器數(shù)量。如果主設(shè)備寫(xiě)一組從設(shè)備的寄存器（功能代碼10十六進(jìn)制），數(shù)據(jù)域則指明了要寫(xiě)的起始寄存器以及要寫(xiě)的寄存器數(shù)量，數(shù)據(jù)域的

14、數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，要寫(xiě)入寄存器的數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生，從從設(shè)備返回的數(shù)據(jù)域包含請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。如果有錯(cuò)誤發(fā)生，此域包含一異議代碼，主設(shè)備應(yīng)用程序可以用來(lái)判斷采取下一步行動(dòng)。在某種消息中數(shù)據(jù)域可以是不存在的（0長(zhǎng)度）。例如，主設(shè)備要求從設(shè)備回應(yīng)通信事件記錄（功能代碼0B十六進(jìn)制），從設(shè)備不需任何附加的信息。6、錯(cuò)誤檢測(cè)域標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)有兩種錯(cuò)誤檢測(cè)方法。錯(cuò)誤檢測(cè)域的內(nèi)容視所選的檢測(cè)方法而定。ASCII當(dāng)選用ASCII模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測(cè)域包含兩個(gè)ASCII字符。這是使用LRC（縱向冗長(zhǎng)檢測(cè)）方法對(duì)消息內(nèi)容計(jì)算得出的，不包括開(kāi)始的冒號(hào)符及回車(chē)換行符。LRG?符附加在回車(chē)換行符前面。RTU當(dāng)選用R

15、TU真式作字符幀，錯(cuò)誤檢測(cè)域包含一16Bits值（用兩個(gè)8位的字符來(lái)實(shí)現(xiàn)）。錯(cuò)誤檢測(cè)域的內(nèi)容是通過(guò)對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗長(zhǎng)檢測(cè)方法得出的。CRCM附加在消息的最后，添加時(shí)先是低字節(jié)然后是高字節(jié)。故CRC勺高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節(jié)。7、字符的連續(xù)傳輸當(dāng)消息在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus系列網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，每個(gè)字符或字節(jié)以如下方式發(fā)送（從左到右）：最低有效位最高有效位使用ASCII字符幀時(shí)，位的序列是:有奇偶校驗(yàn)啟始位奇偶停止無(wú)奇偶校驗(yàn)啟始位停止停止圖4.位順序（ASCII）使用RTU?符幀時(shí)，位的序列是:有奇偶校驗(yàn)啟始位奇偶位停止位無(wú)奇偶校驗(yàn)啟始位停止停止四、錯(cuò)誤檢測(cè)方法圖4.位順序（RTU標(biāo)準(zhǔn)的Mod

16、bus串行網(wǎng)絡(luò)采用兩種錯(cuò)誤檢測(cè)方法。奇偶校驗(yàn)對(duì)每個(gè)字符都可用，幀檢測(cè)（LRCCRC應(yīng)用于整個(gè)消息。它們都是在消息發(fā)送前由主設(shè)備產(chǎn)生的，從設(shè)備在接收過(guò)程中檢測(cè)每個(gè)字符和整個(gè)消息幀。用戶(hù)要給主設(shè)備配置一預(yù)先定義的超時(shí)時(shí)間問(wèn)隔，這個(gè)時(shí)間間隔要足夠長(zhǎng)，以使任何從設(shè)備都能作為正常反應(yīng)。如果從設(shè)備測(cè)到一傳輸錯(cuò)誤，消息將不會(huì)接收，也不會(huì)向主設(shè)備作出回應(yīng)。這樣超時(shí)事件將觸發(fā)主設(shè)備來(lái)處理錯(cuò)誤。發(fā)往不存在的從設(shè)備的地址也會(huì)產(chǎn)生超時(shí)。1、奇偶校驗(yàn)用戶(hù)可以配置控制器是奇或偶校驗(yàn)，或無(wú)校驗(yàn)。這將決定了每個(gè)字符中的奇偶校驗(yàn)位是如何設(shè)置的。如果指定了奇或偶校驗(yàn)，“1”的位數(shù)將算到每個(gè)字符的位數(shù)中(ASCII模式7個(gè)數(shù)據(jù)位，

17、RTlfr8個(gè)數(shù)據(jù)位)。例如RTU?符幀中包含以下8個(gè)數(shù)據(jù)位：11000101整個(gè)“1”的數(shù)目是4個(gè)。如果便用了偶校驗(yàn)，幀的奇偶校驗(yàn)位將是0，便得整個(gè)“1”的個(gè)數(shù)仍是4個(gè)。如果便用了奇校驗(yàn)，幀的奇偶校驗(yàn)位將是1，便得整個(gè)“1”的個(gè)數(shù)是5個(gè)。如果沒(méi)有指定奇偶校驗(yàn)位，傳輸時(shí)就沒(méi)有校驗(yàn)位，也不進(jìn)行校驗(yàn)檢測(cè)。代替一附加的停止位填充至要傳輸?shù)淖址麕小?2、LRCft測(cè)?使用ASCII模式，消息包括了一基于LRC方法的錯(cuò)誤檢測(cè)域。LRCM檢測(cè)了消息域中除開(kāi)始的冒號(hào)及結(jié)束的回車(chē)換行號(hào)外的內(nèi)容。LRCM是一個(gè)包含一個(gè)8位二進(jìn)制值的字節(jié)。LRC值由傳輸設(shè)備來(lái)計(jì)算并放到消息幀中，接收設(shè)備在接收消息的過(guò)程中計(jì)算L

18、RC，并將它和接收到消息中LRC域中的值比較，如果兩值不等，說(shuō)明有錯(cuò)誤。LRC方法是將消息中的8Bit的字節(jié)連續(xù)累加，丟棄了進(jìn)位。LRC單函數(shù)如下:staticunsignedcharLRC(auchMsg,usDataLen)unsignedchar*auchMsg;/*要進(jìn)行計(jì)算的消息*/unsignedshortusDataLen;/*LRC要處理的字節(jié)的數(shù)量*/unsignedcharuchLRC=0;/*LRC字節(jié)初始化*/while(usDataLen-)/*傳送消息*/uchLRC+=*auchMsg+;/*累加*/return(unsignedchar)(-(char_uchL

19、RC);3、CRO測(cè)使用RTU真式，消息包括了一基于CRCf法的錯(cuò)誤檢測(cè)域。CRCM檢測(cè)了整個(gè)消息的內(nèi)容。CRCM是兩個(gè)字節(jié)，包含一16位的二進(jìn)制值。它由傳輸設(shè)備計(jì)算后加入到消息中。接收設(shè)備重新計(jì)算收到消息的CRC并與接收到的CRCM中的值比較，如果兩值不同，則有誤。CRB先調(diào)入一值是全“1”的16位寄存器，然后調(diào)用一過(guò)程將消息中連續(xù)的8位字節(jié)各當(dāng)前寄存器中的值進(jìn)行處理。僅每個(gè)字符中的8Bit數(shù)據(jù)對(duì)CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校驗(yàn)位均無(wú)效。CRC產(chǎn)生過(guò)程中，每個(gè)8位字符都單獨(dú)和寄存器內(nèi)容相或（OR,結(jié)果向最低有效位方向移動(dòng)，最高有效位以0填充。LSB被提取出來(lái)檢測(cè)，如果LSB為1,寄存器

20、單獨(dú)和預(yù)置的值或一下，如果LSB為0,則不進(jìn)行。整個(gè)過(guò)程要重復(fù)8次。在最后一位（第8位）完成后，下一個(gè)8位字節(jié)又單獨(dú)和寄存器的當(dāng)前值相或。最終寄存器中的值，是消息中所有的字節(jié)都執(zhí)行之后的CRCS。CRCS加到消息中時(shí)，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)。MODBUS訊協(xié)議及編程【二】ModBus訊協(xié)議分為RTUB議和ASCII協(xié)議，我公司的多種儀表都采用ModBusRTU!訊協(xié)議，如：CH200用能電力監(jiān)測(cè)儀、CH2000Ml力參數(shù)采集模塊、巡檢表、數(shù)顯表、光柱數(shù)顯表等。下面就ModBusRTl議簡(jiǎn)要介紹如下：一、通訊協(xié)議（一）、通訊傳送方式：通訊傳送分為獨(dú)立的信息頭，和發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)。以下的通訊傳送方

21、式定義也與MODBUSRTU訊規(guī)約相兼容：初始結(jié)構(gòu)=4字節(jié)的時(shí)間地址碼=1字節(jié)功能碼=1字節(jié)數(shù)據(jù)區(qū)=N字節(jié)錯(cuò)誤校檢=16位CRM結(jié)束結(jié)構(gòu)=4字節(jié)的時(shí)間地址碼：地址碼為通訊傳送的第一個(gè)字節(jié)。這個(gè)字節(jié)表明由用戶(hù)設(shè)定地址碼的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來(lái)的信息。并且每個(gè)從機(jī)都有具有唯一的地址碼，并且響應(yīng)回送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)發(fā)送的地址碼表明回送的從機(jī)地址。功能碼：通訊傳送的第二個(gè)字節(jié)。ModBusa訊規(guī)約定義功能號(hào)為1到127。本儀表只利用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)執(zhí)行什么動(dòng)作。作為從機(jī)響應(yīng)，從機(jī)發(fā)送的功能碼與從主機(jī)發(fā)送來(lái)的功能

22、碼一樣，并表明從機(jī)已響應(yīng)主機(jī)進(jìn)行操作。如果從機(jī)發(fā)送的功能碼的最高位為1（比如功能碼大與此同時(shí)127）,則表明從機(jī)沒(méi)有響應(yīng)操作或發(fā)送出錯(cuò)。數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)是根據(jù)不同的功能碼而不同。數(shù)據(jù)區(qū)可以是實(shí)際數(shù)值、設(shè)置點(diǎn)、主機(jī)發(fā)送給從機(jī)或從機(jī)發(fā)送給主機(jī)的地址。CRC5:二字節(jié)的錯(cuò)誤檢測(cè)碼。（二）、通訊規(guī)約：當(dāng)通訊命令發(fā)送至儀器時(shí)，符合相應(yīng)地址碼的設(shè)備接通訊命令，并除去地址碼，讀取信息，如果沒(méi)有出錯(cuò)，則執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)；然后把執(zhí)行結(jié)果返送給發(fā)送者。返送的信息中包括地址碼、執(zhí)行動(dòng)作的功能碼、執(zhí)行動(dòng)作后結(jié)果的數(shù)據(jù)以及錯(cuò)誤校驗(yàn)碼。如果出錯(cuò)就不發(fā)送任何信息。1 .信息幀結(jié)構(gòu)地址碼功能碼數(shù)據(jù)區(qū)錯(cuò)誤校驗(yàn)碼8位8位NX8位16

23、位地址碼：地址碼是信息幀的第一字節(jié)（8位），從0到255。這個(gè)字節(jié)表明由用戶(hù)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。當(dāng)從機(jī)回送信息時(shí)，相當(dāng)?shù)牡刂反a表明該信息來(lái)自于何處。功能碼：主機(jī)發(fā)送的功能碼告訴從機(jī)執(zhí)行什么任務(wù)。表1-1列出的功能碼都有具體的含義及操作。代碼含義操作03讀取數(shù)據(jù)讀取當(dāng)前寄存器內(nèi)一個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制值06重置單一寄存把設(shè)置的二進(jìn)制值寫(xiě)入單一器寄存器數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)包含需要從機(jī)執(zhí)行什么動(dòng)作或由從機(jī)采集的返送信息。這些信息可以是數(shù)值、參考地址等等。例如，功能碼告訴從機(jī)讀取寄存器的值，則數(shù)據(jù)區(qū)必需包含要讀取寄存器的起始地址

24、及讀取長(zhǎng)度。對(duì)于不同的從機(jī)，地址和數(shù)據(jù)信息都不相同。錯(cuò)誤校驗(yàn)碼：主機(jī)或從機(jī)可用校驗(yàn)碼進(jìn)行判別接收信息是否出錯(cuò)。有時(shí)，由于電子噪聲或其它一些干擾，信息在傳輸過(guò)程中會(huì)發(fā)生細(xì)微的變化，錯(cuò)誤校驗(yàn)碼保證了主機(jī)或從機(jī)對(duì)在傳送過(guò)程中出錯(cuò)的信息不起作用。這樣增加了系統(tǒng)的安全和效率。錯(cuò)誤校驗(yàn)采用CRC-16校驗(yàn)方法。注：信息幀的格式都基本相同：地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)區(qū)和錯(cuò)誤校驗(yàn)碼。2 .錯(cuò)誤校驗(yàn)冗余循環(huán)碼（CRC包含2個(gè)字節(jié)，即16位二進(jìn)制。CRCS由發(fā)送設(shè)備計(jì)算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收信息的設(shè)備再重新計(jì)算接收到信息的CRC碼,比較計(jì)算得到的CRM是否與接收到的相符，如果兩者不相符，則表明出錯(cuò)。CRM的計(jì)算方

25、法是，先預(yù)置16位寄存器全為1。再逐步把每8位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。在進(jìn)行CRC3計(jì)算時(shí)只用8位數(shù)據(jù)位，起始位及停止位，如有奇偶校驗(yàn)位的話也包括奇偶校驗(yàn)位，都不參與CRCB計(jì)算。在計(jì)算CRM時(shí)，8位數(shù)據(jù)與寄存器的數(shù)據(jù)相異或，得到的結(jié)果向低位移一字節(jié)，用0填補(bǔ)最高位。再檢查最低位，如果最低位為1,把寄存器的內(nèi)容與預(yù)置數(shù)相異或，如果最低位為0,不進(jìn)行異或運(yùn)算。這個(gè)過(guò)程一直重復(fù)8次。第8次移位后，下一個(gè)8位再與現(xiàn)在寄存器的內(nèi)容相相異或，這個(gè)過(guò)程與以上一樣重復(fù)8次。當(dāng)所有的數(shù)據(jù)信息處理完后，最后寄存器的內(nèi)容即為CRCB值。CRCB中的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收時(shí)低字節(jié)在前。計(jì)算CRCB的步驟為：預(yù)置16位寄存器為十六

26、進(jìn)制FFFF（即全為1）。稱(chēng)此寄存器為CRCJ存器；把第一個(gè)8位數(shù)據(jù)與16位CRCJ存器的低位相異或，把結(jié)果放于CRCJ存器；把寄存器的內(nèi)容右移一位（朝低位），用0填補(bǔ)最高位，檢查最低位；如果最低位為0:重復(fù)第3步（再次移位）；如果最低位為1:CRCJ存器與多項(xiàng)式A001（1010000000000001）進(jìn)行異或；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；重復(fù)步驟2到步驟5,進(jìn)行下一個(gè)8位數(shù)據(jù)的處理；最后得到的CRCJ存器即為CRCS5o3 .功能碼03,讀取點(diǎn)和返回值:儀表采用ModbusRTU!訊規(guī)約，利用通訊命令，可以進(jìn)行讀取點(diǎn)(“保持寄存器”)或返回值(“輸入寄存

27、器”)的操作。保持和輸入寄存器都是16位(2字節(jié))值，并且高位在前。這樣用于儀表的讀取點(diǎn)和返回值都是2字節(jié)。一次最多可讀取寄存器數(shù)是60。由于一些可編程控制器不用功能碼03，所以功能碼03被用作讀取點(diǎn)和返回值。從機(jī)響應(yīng)的命令格式是從機(jī)地址、功能碼、數(shù)據(jù)區(qū)及CRCB。數(shù)據(jù)區(qū)中的寄存器數(shù)據(jù)都是每?jī)蓚€(gè)字節(jié)高字節(jié)在前。4功能碼06，單點(diǎn)保存主機(jī)利用這條命令把單點(diǎn)數(shù)據(jù)保存到儀表的存儲(chǔ)器。從機(jī)也用這個(gè)功能碼向主機(jī)返送信息。二、編程舉例下面是一個(gè)用VC編寫(xiě)的ModBusRTU!訊的例子(一)、通訊口設(shè)置DCBdcb;hCom=CreateFile(COM1,GENERIC_READ|GENERIC_WRIT

28、E,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL);if(hCom=INVALID_HANDLE_VALUE)MessageBox(createfileerror,error);BOOLerror=SetupComm(hCom,1024,1024);if(!error)MessageBox(setupcommerror);error=GetCommState(hCom,&dcb);if(!error)MessageBox(getcommstate,error);=2400;=8;=EVENPARITY;/NOPARITY;=ONESTOPBIT;error=SetCommState(

29、hCom,&dcb);(二)、CRO驗(yàn)碼計(jì)算UINTcrcvoidcalccrc(BYTEcrcbuf)BYTEi;crc=crc人crcbuf;for(i=0;i1;crc=crc&0x7fff;if(TT=1)crc=crcA0xa001;crc=crc&0xffff;(三)、數(shù)據(jù)發(fā)送zxaddr=11;/讀取地址為11的巡檢表數(shù)據(jù)zxnum=10;/讀取十個(gè)通道的數(shù)據(jù)writebuf20=zxaddr;writebuf21=3;writebuf22=0;writebuf23=0;writebuf24=0;writebuf25=zxnum;crc=0xffff;calccrc(writeb

30、uf20);calccrc(writebuf21);calccrc(writebuf22);calccrc(writebuf23);calccrc(writebuf24);calccrc(writebuf25);writebuf26=crc&0xff;writebuf27=crc/0x100;WriteFile(hCom,writebuf2,8,&comnum,NULL);(四)、數(shù)據(jù)讀取ReadFile(hCom,whtebuf,5+zxnum*2,&comnum,NULL);/讀取zxnum個(gè)通道數(shù)據(jù)可增加錯(cuò)誤處理程序,如地址碼錯(cuò)誤、CRCH昔誤判斷、通訊故障處理等。CRCJ單函數(shù)如下:u

31、nsignedshortCRC16(puchMsg,usDataLen)unsignedchar*puchMsg;/*要進(jìn)行CRCK驗(yàn)的消息*/unsignedshortusDataLen;/*消息中字節(jié)數(shù)*/unsignedcharuchCRCHi=0xFF;/*高CRC1r節(jié)初始化*/unsignedcharuchCRCLo=0xFF;/*低CRC字節(jié)初始化*/unsigneduIndex;/*CRC循環(huán)中的索引*/while(usDataLen-)/*傳輸消息緩沖區(qū)*/ulndex=uchCRCHiA*puchMsgg+;/*計(jì)算CRC*/uchCRCHi=uchCRCLoaauchCR

32、CHiuIndex;uchCRCLo=auchCRCLouIndex;return(uchCRCHi8|uchCRCLo);/*CRC高位字節(jié)值表*/staticunsignedcharauchCRCHi=0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x

33、40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x

34、40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x

35、40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x

36、40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40;/*CRC低位字節(jié)值表*/staticcharauchCRCLo=0x00,0xC0,0xC1,0x01,0xC3,0x03,0x02,0xC2,0xC6,0x06,0x07,0xC7,0x05,0xC5,0xC4,0x04,0xCC

37、,0x0C,0x0D,0xCD,0x0F,0xCF,0xCE,0x0E,0x0A,0xCA,0xCB,0x0B,0xC9,0x09,0x08,0xC8,0xD8,0x18,0x19,0xD9,0x1B,0xDB,0xDA,0x1A,0x1E,0xDE,0xDF,0x1F,0xDD,0x1D,0x1C,0xDC,0x14,0xD4,0xD5,0x15,0xD7,0x17,0x16,0xD6,0xD2,0x12,0x13,0xD3,0x11,0xD1,0xD0,0x10,0xF0,0x30,0x31,0xF1,0x33,0xF3,0xF2,0x32,0x36,0xF6,0xF7,0x37,0xF5,0x35,0x34,0xF4,0x3C,0xFC,0xFD,0x3D,0xFF,0x3F,