MODBUS通訊協(xié)議-RTU(DOC)

1、Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）本說明僅做內(nèi)部參考，詳細(xì)請(qǐng)參閱英文版本。Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）1第一章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言。通過此協(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)求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(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)容的公共格式。當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通

2、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)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。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。協(xié)議在一根通訊線上使用應(yīng)答式連接（半雙工），這意味著在一根單獨(dú)的通訊線上信號(hào)沿著相反的兩個(gè)方向傳輸。首先，主計(jì)算機(jī)的信號(hào)尋址到一臺(tái)唯一的終端設(shè)備（從機(jī)），然 后，在相反的方向上終端設(shè)備發(fā)出的應(yīng)答信號(hào)傳輸給主機(jī)。協(xié)議只允許在主計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備之間，而不允許獨(dú)立的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，這就不會(huì)在使它們初始化

3、時(shí)占據(jù)通訊線路，而僅限于響應(yīng)到達(dá)本機(jī)的查詢信號(hào)。1.1傳輸方式傳輸方式是一個(gè)信息幀內(nèi)一系列獨(dú)立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及用于傳輸數(shù)據(jù)的有限規(guī)則，以RTU模式在Modbus總線上進(jìn)行通訊時(shí)，信息中的每8位字節(jié)分成2個(gè)4位16進(jìn)制的字符，每個(gè)信息必須連續(xù)傳輸下面定義了與Modebus協(xié)議-RTU方式相兼容的傳輸方式。代碼系統(tǒng)* 8位二進(jìn)制，十六進(jìn)制數(shù)0.9,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，無校驗(yàn)則無* 1個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè)Bit（無校驗(yàn)時(shí)）錯(cuò)誤檢測(cè)域* CRC循環(huán)冗長(zhǎng)檢測(cè)）Modbus通訊協(xié)議（RTU

4、傳輸模式）21.2協(xié)議當(dāng)信息幀到達(dá)終端設(shè)備時(shí)，它通過一個(gè)簡(jiǎn)單的“口”進(jìn)入尋址到的設(shè)備，該設(shè)備去掉數(shù)據(jù)幀的“信封”（數(shù)據(jù)頭），讀取數(shù)據(jù)，如果沒有錯(cuò)誤，就執(zhí)行數(shù)據(jù)所請(qǐng)求的任務(wù)，然后， 它將自己生成的數(shù)據(jù)加入到取得的“信封”中，把數(shù)據(jù)幀返回給發(fā)送者。返回的響應(yīng)數(shù)據(jù)中包含了以下內(nèi)容：終端從機(jī)地址（Address）、被執(zhí)行了的命令（Function）、執(zhí)行命令生成的被請(qǐng)求數(shù)據(jù)（Data）和一個(gè)校驗(yàn)碼（Check）。發(fā)生任何錯(cuò)誤都不會(huì)有成功的響應(yīng)。1.2.1信息幀AddressFunctionDataCheck8-Bits8-BitsN x 8-Bits16-Bits圖1-1 信息幀格式特注：Modbus

5、信息幀所允許的最大長(zhǎng)度為256個(gè)字節(jié)，即N的范圍是大于等于零且小于等于252（N0,252）。即，所有的數(shù)據(jù)一共256個(gè)，數(shù)據(jù)剩下253個(gè)。1.2.2地址（Address）域信息幀地址域（信息地址）在幀的開始部分，由8位組成，有效的從機(jī)設(shè)備地址范圍0-247（十進(jìn)制），各從機(jī)設(shè)備的尋址范圍為1-247。主機(jī)把從機(jī)地址放入信息幀的地址區(qū)，并向從機(jī)尋址。從機(jī)響應(yīng)時(shí)，把自己的地址放入響應(yīng)信息的地址區(qū)，讓主機(jī)識(shí)別已作出響應(yīng)的從機(jī)地址。地址0為廣播地址，所有從機(jī)均能識(shí)別。當(dāng)Modbus協(xié)議用于高級(jí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，則不允許廣播或其它方式替代。1.2.3功能（Function）域信息幀功能域代碼告訴了被尋址到的終端

6、 執(zhí)行何種功能。有效碼范圍1-225（十進(jìn)制）， 有些代碼是適用于所有控制器， 有些適應(yīng)于某種控制器，還有些保留以備后用。有關(guān)功能代 替碼的全部?jī)?nèi)容見附錄A。當(dāng)主機(jī)向從句發(fā)送信息時(shí)，功能代碼向從機(jī)說明應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作。如讀一組離散式線圈或輸入信號(hào)的ON/OFF狀態(tài)，讀一組寄存器的數(shù)據(jù)，讀從機(jī)的診斷狀態(tài)，寫線圈（或寄存器），允許下截、記錄、確認(rèn)從機(jī)內(nèi)的程序等。當(dāng)從機(jī)響應(yīng)主機(jī)時(shí)，功能代碼可說明從機(jī)正常響應(yīng) 或出現(xiàn)錯(cuò)誤（即不正常響應(yīng)），正常響應(yīng)時(shí)，從句簡(jiǎn)單返回原始功能代碼；不正常響應(yīng)時(shí)，從 機(jī)返回與原始代碼相等效的一個(gè)碼，并把最高有效位設(shè)定為“1”。女口，主機(jī)要求從機(jī)讀一組保持寄存器時(shí)，則發(fā)送信息的功能

7、碼為：0000 0011 （十六進(jìn)制03）若從機(jī)正確接收請(qǐng)求的動(dòng)作信息后，則返回相同的代碼值作為正常響應(yīng)。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)時(shí)，則返回一個(gè)不正常響信息：1000 0011（十六進(jìn)制83）從機(jī)對(duì)功能代碼作為了修改，此外，還把一個(gè)特殊碼放入響應(yīng)信息的數(shù)據(jù)區(qū)中，告訴主機(jī)出現(xiàn)的錯(cuò)誤類型和不正常響應(yīng)的原因，不正常響應(yīng)見附錄B。主機(jī)設(shè)備的應(yīng)用程序負(fù)責(zé)處理不正常響應(yīng)，典型處理過程是主機(jī)把對(duì)信息的測(cè)試和診斷送給從機(jī)，并通知操作者。表1-1列出了所有設(shè)備常用的功能碼、它們的意義及它們的初始功能。表1-1常用功能碼代碼名稱作用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)

8、（ON/OFF）03讀取保持寄存器在一個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）304讀取輸入寄存器在一個(gè)或多個(gè)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(gè)邏輯線圈的通斷狀態(tài)06預(yù)置單寄存器放置一個(gè)特定的二進(jìn)制值到一個(gè)單寄存器中07讀取異常狀態(tài)取得8個(gè)內(nèi)部線圈的通斷狀態(tài)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)置多奇存器放置一系列特定的二進(jìn)制值到一系列多寄存器中17報(bào)告從機(jī)標(biāo)識(shí)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)1.2.4數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)域包含了終端執(zhí)行特定功能所需要的數(shù)據(jù)或者終端響應(yīng)查詢時(shí)采集到的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容可能是數(shù)值、參考地址或

9、者極限值。 他由數(shù)據(jù)區(qū)有2個(gè)16進(jìn)制的數(shù)據(jù)位（2的8次方256），數(shù)據(jù)范圍為00-FF（16進(jìn)制）。例如：功能域碼告訴終端讀取一個(gè)寄存器，數(shù)據(jù)域則需要指明從哪個(gè)寄存器開始及讀取多少個(gè)數(shù)據(jù)，內(nèi)嵌的地址和數(shù)據(jù)依照類型和從機(jī)之間的不同能力而有所不同。若無錯(cuò)誤出現(xiàn)，從機(jī)向主機(jī)的響應(yīng)信息中包含了請(qǐng)求數(shù)據(jù)，若有錯(cuò)誤出現(xiàn)，則數(shù)據(jù)中有一個(gè)不正常代碼，使主機(jī)能判斷并作出下一步的動(dòng)作。數(shù)據(jù)區(qū)的長(zhǎng)度可為“零”以表示某類信息。1.2.5錯(cuò)誤校驗(yàn)域該域允許主機(jī)和終端檢查傳輸過程中的錯(cuò)誤。有時(shí)，由于電噪聲和其它干擾， 一組數(shù)據(jù)在從一個(gè)設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)設(shè)備時(shí)在線路上可能會(huì)發(fā)生一些改變，出錯(cuò)校驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC主機(jī)或者終端不去響應(yīng)那

10、些傳輸過程中發(fā)生了改變的數(shù)據(jù)，這就提高了系統(tǒng)的安全性和效率， 出錯(cuò)校驗(yàn)使用了16位循環(huán)冗余的方法，即CRC校驗(yàn)。錯(cuò)誤檢測(cè)域包含一16Bits值（用兩個(gè)8位的字符來實(shí)現(xiàn)）。錯(cuò)誤檢測(cè)域的內(nèi)容是通過對(duì)消 息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗長(zhǎng)檢測(cè)方法得出的。CRC域附加在消息的最后，添加時(shí)先是低字節(jié)然后是高字節(jié)。故CRC的高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節(jié)。1.2.6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)按由左到右的次序方式發(fā)送：最低有效位（LSB）最高有效位（MSB）。位的序列是：有奇偶校驗(yàn)啟始位1 2345678奇偶位停止位無奇偶校驗(yàn)啟始位1 2345678停止位停止位圖1-2 .位順

11、序（RTU1.3錯(cuò)誤檢測(cè)1、奇偶校驗(yàn)用戶可以配置控制器是奇或偶校驗(yàn)，或無校驗(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，RTU中8個(gè)數(shù)據(jù)位）。例如RTU字符幀中包含以下8個(gè)數(shù)據(jù)位：1 1 0 0 0 1 0 1Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）4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)。如果沒有指定奇偶校驗(yàn)位，傳輸時(shí)就沒有校驗(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?/p>

12、符幀中。2、CRC檢測(cè)RTU方式時(shí)，采用CRC方法計(jì)算錯(cuò)誤校驗(yàn)碼，CRC校驗(yàn)傳送的全部數(shù)據(jù)。 它忽略信息 中單個(gè)字符數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)方法。循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）域占用兩個(gè)字節(jié)，包含了一個(gè)16位的二進(jìn)制值。CRC值由傳送 設(shè)備計(jì)算出來，然后附加到數(shù)據(jù)幀上，接收設(shè)備在接收數(shù)據(jù)時(shí)重新計(jì)算CRC值，然后與接收到的CRC域中的值進(jìn)行比較，如果這兩個(gè)值不相等，就發(fā)生了錯(cuò)誤。CRC開始時(shí)先把寄存器的16位全部置成“1”，然后把相鄰2個(gè)8位字節(jié)的數(shù)據(jù)放入當(dāng) 前寄存器中，只有每個(gè)字符的8位數(shù)據(jù)用作產(chǎn)生CRC，起始位，停止位和奇偶校驗(yàn)位不加到CRC中。在生成CRC時(shí)，每個(gè)8位字節(jié)與寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行異或，然后將結(jié)果

13、向低位移位，高位則用“0”補(bǔ)充，最低位（LSB）移出并檢測(cè)，如果是1，該寄存器就與一個(gè)預(yù)設(shè)的固定值進(jìn)行一次異或運(yùn)算，如果最低位為0，不作任何處理。上述處理重復(fù)進(jìn)行，知道執(zhí)行完了8次移位操作，當(dāng)最后一位（第8位）移完以后，下 一個(gè)8位字節(jié)與寄存器材的當(dāng)前值進(jìn)行異或運(yùn)算， 同樣進(jìn)行上述的另一個(gè)8次移位異或操作， 當(dāng)數(shù)據(jù)幀中的所有字節(jié)都作了處理，生成的最終值就是CRC值。生成一個(gè)CRC的流程為：1、 預(yù)置一個(gè)16位寄存器為0FFFFH（全1），稱之為CRC寄存器。2、 把數(shù)據(jù)幀中的第一個(gè)8位字節(jié)與CRC寄存器中的低字節(jié)進(jìn)行異或運(yùn)算，結(jié)果存回CRC寄存器。3、 將CRC寄存器向右移一位，最高位填以0,

14、最低位移出并檢測(cè)。4、 如果最低位為0:重復(fù)第3步（下一次移位）。如果最低位為1:將CRC寄存器與一個(gè)預(yù)設(shè)的固定值（0A001H）進(jìn)行異或運(yùn)算。5、重復(fù)第3步和第4步直到8次移位。這樣處理完了一個(gè)完整的八位。6、重復(fù)第2步到第5步來處理下一個(gè)八位，直到所有的字節(jié)處理結(jié)束。7、最終CRC寄存器得值就是CRC的值。CRC值附加到信息時(shí)，低位在先，高位在后。查閱附錄C中的一個(gè)實(shí)例，它詳細(xì)說明了CRC的校驗(yàn)。第二章Modbus數(shù)據(jù)和控制功能詳解Modbus信息中的所有數(shù)據(jù)地址以零作為基準(zhǔn)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)的第一個(gè)數(shù)據(jù)地址的編號(hào)為0。若無特殊說明在此節(jié)文中用+進(jìn)制值表示，圖中的數(shù)據(jù)區(qū)則用十六進(jìn)制表示。圖2-1為

15、一個(gè)例子，說明了Modbus的查詢信息，圖2-2為正常響應(yīng)的例子，這兩例 子中的數(shù)據(jù)均是16進(jìn)制的，也表示了以RTU方式構(gòu)成數(shù)據(jù)幀的方法。主機(jī)查詢是讀保持寄存器 ，被請(qǐng)求的從機(jī)地址是06,讀取的數(shù)據(jù)來自地址40108保持 寄有器。注意，該信息規(guī)定了寄存器的起始地址為0107 （006BH）。從機(jī)響應(yīng)返回該功能代碼，說明是正常響應(yīng)，字節(jié)數(shù)Byle count”中說明有多少個(gè)8Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）5位字節(jié)被返回。它表明了附在數(shù)據(jù)區(qū)中8位字節(jié)的數(shù)量，當(dāng)在緩沖區(qū)組織響應(yīng)信息時(shí)，“字節(jié)數(shù)”區(qū)域中的值應(yīng)與該信息中數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)相等。如RTU方式時(shí)，63H用一個(gè)字節(jié)（01100011）發(fā)送

16、。8個(gè)位為一個(gè)單位計(jì)算“字節(jié)數(shù)”，它忽略了信息幀用組成的方法。AddrFunData startreg hiData startreg loData #ofregs hiData #ofregs loCRC16 hiCRC16 lo06H03H00H6BH00H01HXXHXXH圖2-1 Modbus的查詢信息AddrFunByte countData1 hiData1LoData 2 hi Data2 lo Data3 hi Data3 lo CRC16 hiCRC16 lo06H03H06H02H2BH00H00H00H63HXXHXXH圖2 -2 Modbus的響應(yīng)信息2. 1 讀取線圈

17、狀態(tài)（功能碼 01）讀取從機(jī)離散量輸出口（DO,0X類型）的ON/OFF狀態(tài)，不支持廣播。查詢查詢信息規(guī)定了 要讀的起始線圈和線圈量， 線圈的起始地址為0000H,1-16個(gè)線圈的尋址地址分為0000H -0015H（DO仁0000H,DO2=0001H，依此類推）。圖2 -3的例子是從地址為17的從機(jī)讀取DO1至DO6的狀態(tài)。AddrFunDO start reghiDO start regloDO #of regshiDO #of regsloCRC16 hiCRC16 lo11H01H00H00H00H06HXXHXXH圖2 -3讀取線圈狀態(tài)-查詢響應(yīng)響應(yīng)信息中的各線圈的狀態(tài)與 數(shù)據(jù)區(qū)的

18、每一位的值相對(duì)應(yīng)，即每個(gè)DO占用一位（1 = ON, 0 = OFF）,第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的LSB為查詢中的尋址地址，其他的線圈按順序在該字節(jié) 中由低位向高位排列， 直至8個(gè)為止，下一個(gè)字節(jié)也是從低位向高位排例。若返回的線圈數(shù)不是8的倍數(shù)，則在最后的數(shù)據(jù)字節(jié)中的剩余位至字節(jié)的最高位全部填0，字節(jié)數(shù)區(qū)說明全部數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。圖2 -4所示為線圈的輸出狀態(tài)響應(yīng)的實(shí)例。AddrFunByte countDataCRC16 hiCRC16 lo11H01H01H2AHXXHXXH數(shù)據(jù)00 0000DO2DO1MSB765432LSB圖2 -4讀取線圈狀態(tài)-響應(yīng)2. 2 讀取輸入狀態(tài)（功能碼 02）讀取從機(jī)離

19、散量 輸入信號(hào)（DI,0X類型）的ON/OFF狀態(tài)，不支持廣播。查詢查詢信息規(guī)定了要讀的輸入起始地址，以及輸入信號(hào)的數(shù)量。輸入的起始地址為0000H，Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）61-16個(gè)輸入口的地址分別為0-15（DO仁0000H,DO2=0001H，依此類推）。圖2-5的例子是從地址為17的從機(jī)讀取DI1到DI16的狀態(tài)。AddrFunDI start addr hiDI startaddr IoDI num hiDI num lo CRC16 hi CRC16 lo11H02H00H00H00H10HXXHXXH圖2-5讀取輸入狀態(tài)-查詢響應(yīng)響應(yīng)信息中的各輸入口的狀態(tài)，分別對(duì)

20、應(yīng)于 數(shù)據(jù)區(qū)中的每一位值，1 = ON; 0 = OFF,第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的LSB為查詢中的尋址地址，其他輸入口按順序在該字節(jié)中由低位向高位排 列，直至8個(gè)位為止。下一個(gè)字節(jié)中的8個(gè)輸入位也是從低位到高位排列。若返回的輸入位數(shù)不是8的倍數(shù)，則在最后的數(shù)據(jù)字節(jié)中的剩余位直至字節(jié)的最高位全部填零。字節(jié)數(shù)區(qū)說明了全部數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。圖2 -6所示為讀數(shù)字輸出狀態(tài)響應(yīng)的實(shí)例。AddrFunByte countData1Data2CRC16 hiCRC16 lo11H02H02H33HCCHXXHXXH數(shù)據(jù)1DI8DI7DI6DI5DI4DI3 | DI2DI1MSBLSB數(shù)據(jù)2DI16DI15DI14DI

21、13DI12DI11DI10DI9MSBLSB圖2 -6讀取輸入狀態(tài)-響應(yīng)2. 3 讀取保持寄存器（功能碼 03）讀取從機(jī)保持寄存器（4X類型）的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，不支持廣播。查詢查詢信息規(guī)定了要讀的保持寄存器起始地址及保持寄存器的數(shù)量，保持寄存器尋址起始地址為0000H，寄存器1-16所對(duì)應(yīng)的地址分別為0000H -0015H。圖2 -7的例子是從17號(hào)從機(jī)讀3個(gè)采集到的基本數(shù)據(jù)U1、U2、U3, U1的地址為0000H,U2的地址為0001H,U3的地址為0002H。AddrFunData startaddr hiData startaddr loData #ofregs hiData #ofr

22、egs loCRC16hiCRC16 lo11H03H00H00H00H03HXXHXXH圖2-讀取保持寄存器-查詢響應(yīng)響應(yīng)信息中的寄存器數(shù)據(jù)為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，每個(gè)寄存器分別對(duì)應(yīng)2個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)為高位值數(shù)據(jù)，第二個(gè)字節(jié)為低位數(shù)據(jù)。圖2 -8的例子是讀取U1,U2,U3（U1=03E8H,U2=03E7H,U3=03E9H）的響應(yīng)。Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）7AddrFunByte countData1 hiData1LoData 2 hi Data2 lo Data3 hi Data3 lo CRC16 hiCRC16 lo11H03H06H03HE8H03HE7H03HE9HXX

23、HXXH圖2 -8讀取保持寄存器-響應(yīng)2.4 讀取輸入寄存器（功能碼 04）讀取從機(jī)輸入寄存器（3X類型）中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，不支持廣播。查詢查詢信息規(guī)定了要讀的寄存器的起始地址及寄存器的數(shù)量，尋止起始地址為0,寄存器1-16所對(duì)應(yīng)的地址分別為0000H -0015H。圖2 -9的例子是請(qǐng)求17號(hào)從機(jī)的0009寄存器。AddrFunDO addr hi DO addr loData #ofregs hiData #ofregs loCRC16 hiCRC16lo11H04H00H08H00H01HXXHXXH圖2 -9讀取輸入寄存器-查詢響應(yīng)響應(yīng)信息中的寄存器數(shù)據(jù)為每個(gè)寄存器分別對(duì)應(yīng)2個(gè)字節(jié)，第一

24、個(gè)字節(jié)為高位數(shù)據(jù)，第二個(gè)字節(jié)為低位數(shù)據(jù)。圖2-10的例子寄存器30009中的數(shù)據(jù)用000AH 2個(gè)字節(jié)表示。AddrFunByte cou ntData hiDataLoCRC16 hiCRC16 lo11H04H02H00H0AHXXHXXH圖2-10讀取輸入寄存器 一響應(yīng)2.5 強(qiáng)置單線圈（功能碼 05）強(qiáng)制單個(gè)線圈（DO,0X類型）為ON或OFF狀態(tài)，廣播時(shí)，該功能可強(qiáng)制所有從機(jī)中 同一類型的線圈均為ON或OFF狀態(tài)。該功能可越過控制器內(nèi)存的保護(hù)狀態(tài)和線圈的禁止?fàn)顟B(tài)。線圈強(qiáng)制狀態(tài)一直保持有效直至下一個(gè)控制邏輯作用于線圈為止?？刂七壿嬛袩o線圈程序時(shí)，則線圈處于強(qiáng)制狀態(tài)。查詢查詢信息規(guī)定了需

25、要強(qiáng)制一個(gè)單獨(dú)線圈的類型，線圈的起始地址為0000H,1-16個(gè)線圈的尋址地址分為0000H -0015H（DO仁0000H,DO2=0001H，依此類推）。由查詢數(shù)據(jù)區(qū)中的一個(gè)常量，規(guī)定被請(qǐng)求線圈的ON/OFF狀態(tài)，F(xiàn)F00H值請(qǐng)求線圈處于ON狀態(tài)，0000H值請(qǐng)求線圈處于OFF狀態(tài)，其它值對(duì)線圈無效，不起作用。 圖示2-11的例子是請(qǐng)求17號(hào)從機(jī)開DO1的On狀態(tài)。AddrFunDO addr hi DO addr lo Value hiValue loCRC16 hiCRC16 lo11H05H00H00HFFH00HXXHXXH圖示2-11強(qiáng)制單線圈-查詢Modbus通訊協(xié)議（RTU傳

26、輸模式）8響應(yīng)圖2 -12所示為對(duì)這個(gè)命令請(qǐng)求的正常響應(yīng)是在DO狀態(tài)改變以后傳送接收到的數(shù)據(jù)。AddrFunDO addr hi DO addr lo Value hiValue loCRC16 hiCRC16 lo11H05H00H00HFFH00HXXHXXH圖示2-12強(qiáng)制單線圈-響應(yīng)2. 6 預(yù)置單寄存器（功能碼 06）把一個(gè)值預(yù)置到一個(gè)保持寄存器（4X類型）中，廣播時(shí)，該功能把值預(yù)置到 所有從機(jī)的相同類型的寄存器中。該功能可越過控制器的內(nèi)存保護(hù)。使寄存器中的預(yù)置值保持有效。只能由控制器的下一個(gè)邏輯信號(hào)來處理該預(yù)置值。若控制邏輯中無寄存器程序時(shí)，則寄存器中的值保持不變。查詢查詢信息規(guī)定

27、了要預(yù)置寄存器的類型，寄存器尋址起始地址為0000H,寄存器1所對(duì)應(yīng)的地址為0000H。圖示2-13的例子是請(qǐng)求17號(hào)從機(jī)0040H.的值為2717。AddrFunData startreg hiData startreg loValuehiValueloCRChiCRClo11H 06H00H40H0A卜9DHXXHXXH圖示2-13預(yù)設(shè)單寄存器-查詢響應(yīng)圖2-14所示對(duì)于預(yù)置單寄存器請(qǐng)求的正常響應(yīng)是在寄存器值改變以后 將接收到的數(shù)據(jù)傳送回去。AddrFunData startreg hiData startreg loValuehiValueloCRChiCRC lo11H 06H00H4

28、0H0A卜9DHXXHXXH圖示2-14預(yù)設(shè)單寄存器-響應(yīng)2. 7 讀取異常狀態(tài)（功能碼 7）讀從中機(jī)中8個(gè)不正常狀態(tài)線圈的數(shù)據(jù)，某些線圈號(hào)已在不同型號(hào)的控制器中預(yù)定義，而其它的線圈由用戶編程，作為有關(guān)控制器的狀態(tài)信息，如“machine ON/OFF”，“headsretraced”，（縮回標(biāo)題）,“safeties satisfied”（安全性滿意），“error con diti ons”（存在錯(cuò)誤條件）Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）9或其它用戶定義的標(biāo)志等。該功能碼不支持廣播。該功能代碼為存取該類信息提供了一種簡(jiǎn)單的方法，不正常線圈的類型是已知的（在功控制器型號(hào)線圈設(shè)定M84,

29、184/384,584,9841-8用戶定義484257電池狀態(tài)258-264用戶定義884761電池狀態(tài)762內(nèi)存保護(hù)狀態(tài)763R10工況狀態(tài)764-768用戶預(yù)定義查詢圖示2-15的例子是請(qǐng)求讀從機(jī)設(shè)備17中的不正常狀態(tài)。AddrFunCRC16 hiCRC16 Io11H07HXXHXXH圖示2-15讀取異常狀態(tài)-查詢響應(yīng)正常響應(yīng)包含8個(gè)不正常的線圈狀態(tài)，為一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，每個(gè)線圈一位。LSB對(duì)應(yīng)為最低線圈類型的狀態(tài)。圖2 -16所示按查詢要求返回響應(yīng):AddrFunDO DataCRC16 hiCRC16 lo11H07H6DHXXHXXH圖示2-16讀取異常狀態(tài)-響應(yīng)該例子中，線圈數(shù)據(jù)

30、為6DH （二進(jìn)制0110,1101），從左到右（最高位至最低位）的線圈 狀態(tài)分別為：OFF -ON -ON -OFF -ON -ON -OFF -ON。若控制器型號(hào)為984,這 些位表示線圈8至1的狀態(tài)；若控制器型號(hào)為484則表示線圈264至257的狀態(tài)。2. 8 強(qiáng)置多線圈（功能碼 15）按線圈的順序把各線圈（DO,0X類型）強(qiáng)制成ON或OFF。廣播時(shí)，該功能代碼可 對(duì)各從機(jī)中相同類型的線圈起強(qiáng)制作用。該功能代碼可越過內(nèi)存保護(hù)和線圈的禁止?fàn)顟B(tài)線圈。保持強(qiáng)制狀態(tài)有效，并只能由控制器的下一個(gè)邏輯來處理。若無線圈控制邏輯程序時(shí)，線圈將保持強(qiáng)制狀態(tài)。查詢查詢信息規(guī)定了被強(qiáng)制線圈的類型，線圈的起始地

31、址為0000H,1-16個(gè)線圈的尋址地址分為0000H -0015H（DO仁0000H,DO2=0001H，依此類推）。查詢數(shù)據(jù)區(qū)規(guī)定了被請(qǐng)求線圈的ON/OFF狀態(tài)，如數(shù)據(jù)區(qū)的某位值為 “1”表示請(qǐng)求的相應(yīng)線圈狀態(tài)為ON,位值為“0”，則為OFF狀態(tài)。圖示2-17例子為請(qǐng)求從機(jī)設(shè)備17中一組10個(gè)線圈為強(qiáng)制狀態(tài)，起始線圈為20 （則能代碼中不需要線圈類型）預(yù)定義的不正常線圈號(hào)如下:Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）1 o尋址地址為19或13H），查詢的數(shù)據(jù)為2個(gè)字節(jié)，CD01H （二進(jìn)制11001101 0000 0001）相應(yīng)線圈的二進(jìn)制位排列如下：Bit:110011010000000

32、1Coll:27262524232221202928傳送的第一個(gè)字節(jié)CDH對(duì)應(yīng)線圈為27-20, LSB對(duì)應(yīng)線圈20，傳送的第二個(gè)字節(jié)為01H，對(duì)應(yīng)的線圈為29-28，LSB為繼圈28,其余未使用的位均填“0”AddrFunDO addrhiDO addrIoData #ofreg hiData #ofreg loBytecou ntValuehiValueloCRChiCRC lo11H 0FH00H13H00H0AH02H CDH01HXXH XXH圖示2-17強(qiáng)置多線圈-查詢響應(yīng)正常響應(yīng)返回從機(jī)地址，功能代碼，起始地址以及強(qiáng)制線圈數(shù)。 圖2 -18對(duì)上述查詢返回的響應(yīng)。AddrFunDO

33、 addr hiDO addr loData #ofreg hiData #ofreg loCRC16 hiCRC16 lo11H0FH00H13H00H0AHXXHXXH圖示2-18強(qiáng)置多線圈-響應(yīng)2. 9 預(yù)置多寄存器（功能碼 16）把數(shù)據(jù)按順序預(yù)置到各（4X類型）寄存器中，廣播時(shí)該功能代碼可把數(shù)據(jù)預(yù)置到全部 從機(jī)中的相同類型的寄存器中。該功能代碼可越過控制器的內(nèi)存保護(hù)， 在寄存器中的預(yù)置值一直保持有效， 只能由控制 器的下一個(gè)邏輯來處理寄存器的內(nèi)容， 控制邏輯中無該寄存器程序時(shí)， 則寄存器中的值保持 不變。查詢查詢信息規(guī)定了要預(yù)置寄存器的類型， 寄存器尋址起始地址為0000H,寄存器1所

34、對(duì)應(yīng) 的地址為0000H。圖 示2 - 1 9的 例 子 是 請(qǐng) 求1 7號(hào) 從 機(jī)0 0 4 0 H .的 值 為1 7 8 0 7 7 8 3 3。AddrFunData startreg hiData startreg loData #ofreg hiData #ofreg loBytecou ntValuehiValueloValuehiValueloCRChiCRC lo11H 10H00H40H00H02H04H 40H89H0AH1 9DHXXH XXH圖示2-19預(yù)設(shè)多寄存器-查詢響應(yīng)圖2-20所示對(duì)于預(yù)置單寄存器請(qǐng)求的正常響應(yīng)是在寄存器值改變以后將接收到的數(shù) 據(jù)傳送回去。Ad

35、drFunData startreg hiData startreg loData #ofreg hiData #ofreg loCRC16 hiCRC16 lo11H10H00H40H00H02HXXHXXH圖示2-20預(yù)設(shè)多寄存器-響應(yīng)2. 10 報(bào)告從機(jī)標(biāo)識(shí)（功能碼 17）Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）1 1返回一個(gè)從機(jī)地址控制器的類型，從機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)，以及有關(guān)從機(jī)的其他說明，不支 持廣播。查詢圖示2-21的例子是請(qǐng)求報(bào)告從機(jī)設(shè)備17的標(biāo)識(shí)ID和狀態(tài)。AddrFunCRC16 hiCRC16 lo |11H11HXXHXXH圖示2-21報(bào)告從機(jī)標(biāo)識(shí)查詢響應(yīng)圖2 -22所示正常響應(yīng)

36、格式，數(shù)據(jù)內(nèi)容對(duì)應(yīng)每臺(tái)控制器的類型。AddrFunByte CountSlaveIDRun IndicatorStatusAdditfionai DataCRC16 hiCRC16 lo11H11HXXHXXHXXHXXHXXHXXH圖示2-22報(bào)告從機(jī)標(biāo)識(shí)-響應(yīng)從機(jī) ID 總結(jié)數(shù)據(jù)區(qū)第一個(gè)字節(jié)為Modicon控制器返回的從機(jī)IDSlave IDCon troller0Micro 8414842184/384358488849984特注：詳細(xì)信息見Modbus協(xié)議英文版或中文版。第三章附錄附錄 A : MODBUS 全部功能碼ModBus網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計(jì)

37、算機(jī)通過公用線 路或局部專用線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件、亦包括軟件。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采 集和過程監(jiān)控。下表3-1是ModBus的功能碼定義。表3-1 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(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值04讀取輸入寄存器在一個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）1 205強(qiáng)置單線圈強(qiáng)置一個(gè)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(gè)保持寄存器07讀取異常狀態(tài)取得8個(gè)內(nèi)部線圈的通斷狀態(tài)

38、，這8個(gè)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(bào)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(bào)文送從機(jī)，以對(duì)通信處理進(jìn)行評(píng)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(tái)正在執(zhí)行長(zhǎng)程序任務(wù)從機(jī)通信，探詢?cè)搹臋C(jī)是否已完成其操作任務(wù)，僅在含有功能碼9的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才發(fā)送11讀取事件計(jì)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 其是該命令或其他應(yīng)答產(chǎn)生通信錯(cuò)誤時(shí)12讀取通信事件記錄可是主機(jī)檢索每臺(tái)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(huì)給出有關(guān)錯(cuò)誤13編程(184/3

39、84 484 584)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?cè)搹?機(jī)是否已完成其程序操作，僅在含有功能13的報(bào)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)置多奇存器把具體的二進(jìn)制值裝入一串連續(xù)的保持寄存器17報(bào)告從機(jī)標(biāo)識(shí)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PC狀態(tài)邏輯19重置通信鏈路發(fā)生非可修改錯(cuò)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(chǔ)器文件中的數(shù)據(jù)信息21寫入通用參

40、數(shù)（584L）把通用參數(shù)寫入擴(kuò)展存儲(chǔ)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ModBus網(wǎng)絡(luò)只是一個(gè)主機(jī)，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持247個(gè)之多的遠(yuǎn)程從屬控 制器，但實(shí)際所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通信設(shè)備決定。采用這個(gè)系統(tǒng)，各PC可以和中心主機(jī)交換信息而不影響各PC執(zhí)行本身的控制任務(wù)。表3-2是ModBus各功能碼對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)類 型。表3-2 ModBus功能碼與數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)表Modbus通訊協(xié)議（RTU傳輸模式）1 3代碼功能數(shù)據(jù)類型01讀位02讀位03讀整型、字符型、

41、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型04讀整型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型05 寫位06寫整型、字符型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型08N/A重復(fù)“回路反饋”信息15寫位16寫整型、字符型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型F-讀字符型附錄 B:不正常響應(yīng)不正常響應(yīng)：除廣播外，主機(jī)向從機(jī)設(shè)備發(fā)送查詢并希望有一個(gè)正常響應(yīng)，主機(jī)查詢中有可能產(chǎn)生4種事件：從機(jī)接收查詢，通訊錯(cuò)誤正常處理信息，則返回一個(gè)正常響應(yīng)事件。由于通訊出錯(cuò)，從機(jī)不能接收查詢數(shù)據(jù)，因而不返回響應(yīng)。此時(shí)，主機(jī)依靠處理程序給 出查詢超時(shí)事件。若從機(jī)接收查詢，發(fā)現(xiàn)有（LRC或CRC）通訊錯(cuò)誤，并返回響應(yīng)，此時(shí)，依靠主機(jī)處理 程序給出查詢超時(shí)事件。從機(jī)接收查詢，無通訊錯(cuò)誤，但無法處理（如讀不存在的線圈和寄存器）時(shí)，向主機(jī)報(bào)告 錯(cuò)誤的性質(zhì)。不正常響應(yīng)信息有2個(gè)與正常響應(yīng)不相同的區(qū)域：功能代碼區(qū)：正常響應(yīng)時(shí)，從機(jī)的響應(yīng)功能代碼區(qū)，帶原查詢的功能代碼。所有功能代碼的MSB為0（其值低于80H）。不正常響應(yīng)時(shí)，從機(jī)把功能代碼的MSB置為1使功能代碼值大于80H,高于正常響應(yīng)的值。這樣，主機(jī)應(yīng)用程序能識(shí)別不正常響應(yīng)事件，能檢查不正 常代碼的數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)區(qū)：正常響應(yīng)中，數(shù)據(jù)區(qū)含有（按查詢要求給出的）數(shù)據(jù)或統(tǒng)