MODBUS通訊協(xié)議及編程

1、 Modbus作者：未知文章來源：華文論壇 HYPERLINK 點(diǎn)擊數(shù)：6030一、Modbus協(xié)議簡介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，以及怎樣偵測錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)當(dāng)在一Modbus,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

2、制器將生成反饋信息并用Modbus,Modbus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)誤檢測的方法。RS-232C,Modem組網(wǎng)。控制器通。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主Modbus協(xié)議建立了任何要返回的數(shù)據(jù)、RS-232C,Modem組網(wǎng)?？刂破魍āＦ渌O(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主Modbus協(xié)議建立了任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯(cuò)誤檢測的針腳、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）設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)做出相應(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，也能以廣播方式

3、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的，則不作任何回應(yīng)。主設(shè)備查詢的格式：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)誤檢測域。從Modbus,域。如果在消息接收過程中發(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。在其它類型網(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)生的傳輸進(jìn)程。在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主-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

4、作為主設(shè)備并期望從設(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-回應(yīng)周期（1）查詢查詢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：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯(cuò)誤檢測域?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)，在回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢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

5、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)誤檢測域允許主設(shè)備確認(rèn)消息內(nèi)容是否可用。二、ASCII或RTU）中的任何一種在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)通信。用戶選擇想要的模式，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,Modbus.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)回車換行2.RTU模式地址功能代碼數(shù)據(jù)數(shù)量數(shù)據(jù)12.RTU模式地址功能代碼數(shù)據(jù)數(shù)量數(shù)據(jù)1.數(shù)據(jù)nCRC高字節(jié)CRC低字節(jié)所選的ASCII或RTUModbus網(wǎng)，以及決定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。三、Modbus消息幀兩種傳輸模式中（三、Modbus消息幀兩種傳輸模式中

6、（ASCII或RTU）,傳輸設(shè)備以將Modbus終點(diǎn)的幀，這就允許接收的設(shè)備在消息起始處開始工作，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）置為返回結(jié)果。，判知何時(shí)信息已完成。部分的消息也能偵測到并且錯(cuò)誤能設(shè)選中（廣播方式則傳給所有設(shè)備）置為返回結(jié)果。，判知何時(shí)信息已完成。部分的消息也能偵測到并且錯(cuò)誤能設(shè)1、1、ASCII幀使用ASCII,:ASCII碼0DH,0AH)ASCII碼3AH）開始，以回車換行符結(jié)09,AF。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備不斷偵測給自己的。: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）來判斷是否發(fā)消息中字符間發(fā)送的時(shí)間間隔最長不能超過一個(gè)典型消息幀如

7、下所示：符2個(gè)字符n個(gè)字符起始位設(shè)備地址備不斷偵測給自己的。: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）來判斷是否發(fā)消息中字符間發(fā)送的時(shí)間間隔最長不能超過一個(gè)典型消息幀如下所示：符2個(gè)字符n個(gè)字符起始位設(shè)備地址2個(gè)字符2個(gè)字符圖功能代碼1秒，數(shù)據(jù)2ASCII消息幀否則接收的設(shè)備將認(rèn)為傳輸錯(cuò)誤。LRC校驗(yàn)結(jié)束符1個(gè)字符2個(gè)字2、RTU幀使用2、RTU幀使用RTU,以下多樣的字符時(shí)間，這是最容易實(shí)現(xiàn)的地址?？梢允褂玫膫鬏斪址鞘M(jìn)制的（如下圖的3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開始。在網(wǎng)絡(luò)波特率T1-T2-T3-T4所示）0.9,A.F。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測網(wǎng)絡(luò)總線，包括停頓間隔時(shí)間內(nèi)。當(dāng)?shù)?/p>

8、一個(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3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定了消息的結(jié)束。一個(gè)新的消息可在此停頓后開始。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符時(shí)間的停頓時(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1.5個(gè)字樣地，如果一個(gè)新消息在小于一消息的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮?.5個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前CRC域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)CRC校驗(yàn)結(jié)束符T1-T2-T3-T48Bitn頓間隔時(shí)間內(nèi)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)域（地址域

9、）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3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定了消息的結(jié)束。一個(gè)新的消息可在此停頓后開始。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符時(shí)間的停頓時(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1.5個(gè)字樣地，如果一個(gè)新消息在小于一消息的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮?.5個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前CRC域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)CRC校驗(yàn)結(jié)束符T1-T2-T3-T48Bitn個(gè)8Bit16BitT1-T2-T3-T43、

10、地址域的從設(shè)備地址是0.247(十進(jìn)制消息幀的地址域包含兩個(gè)字符（）。單個(gè)設(shè)備的地址范圍是ASCII）或8Bit（RTU）?？赡?.247。主設(shè)備通過將要聯(lián)絡(luò)的從設(shè)備的地址放入消息中的地址域來選通從設(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)備做出回應(yīng)。地址所有的從設(shè)備都能認(rèn)識(shí)。替。4、如何處理功能域可能的代碼范圍是十進(jìn)制的當(dāng)Modbus,消息幀中的功能代碼域包含了兩個(gè)字符（0是用作廣播地址，以使廣播可能不允許或以其它方式代ASCII）或8Bits（RTU）。1.255。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)

11、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關(guān)狀態(tài)，讀一組寄存器的數(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指示是正?；貞?yīng)（無誤）還是有某種錯(cuò)誤發(fā)生（稱作異議回應(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：（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：1。例如：0001110000011（十六進(jìn)制83H),回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，這能

12、告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯(cuò)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，是由兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)集合構(gòu)成的，范圍是正?；貞?yīng)（無誤）還是有某種錯(cuò)誤發(fā)生（稱作異議回應(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：（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：1。例如：0001110000011（十六進(jìn)制83H),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)用程序得到異議的回應(yīng)后，典型的處理過程是重發(fā)消息，是由兩個(gè)十六

13、進(jìn)制數(shù)集合構(gòu)成的，范圍字符組成或由一RTU字符組成。須用于進(jìn)行執(zhí)行由功能代碼所定義的所為?；蛘咴\斷發(fā)給從設(shè)備的消息并報(bào)告給操作員。00.FF。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，這可以是由一對(duì)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：這包括了象不連續(xù)的寄存器地址，5、數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)域ASCII從設(shè)備必要處理項(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)03），數(shù)10十六進(jìn)制），數(shù)據(jù)域則指明了要寫的起始寄存器以及要寫的寄存器數(shù)量，數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，要寫入寄存器的數(shù)據(jù)。如果沒有錯(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)

14、用程序可以用來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,6、錯(cuò)誤檢測域標(biāo)準(zhǔn)的ModbusASCII當(dāng)選用ASCII模式作字符幀，錯(cuò)ASCIILRC（縱向冗長檢測）方法對(duì)消息內(nèi)容計(jì)算得出的，不包括開始的口號(hào)口及回車換行符。LRC字符附加在回車換行口前面。RTU當(dāng)選用RTU模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測域包含一16Bits值（用兩個(gè)8位的字符來實(shí)現(xiàn)）。錯(cuò)誤檢測域的內(nèi)容是通過對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗長檢測方法得出的。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)。7、Modbus系列網(wǎng)

15、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,：啟始位1234567奇偶位停止位啟始位1234567停止位停止位圖4.ASCII）使用RTU字符幀時(shí)，位的序列是：有奇偶校驗(yàn)啟始位12345678奇偶位停止位無奇偶校驗(yàn)啟始位12345678停止位停止位圖4.位順序（RTU）四、錯(cuò)誤檢測方法標(biāo)準(zhǔn)的Modbus串行網(wǎng)絡(luò)采用兩種錯(cuò)誤檢測方法。奇偶校驗(yàn)對(duì)每個(gè)字符都可,LRC或CRC）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，口設(shè)備在接收過程中檢測每個(gè)字符和整個(gè)消息幀。用戶要給主設(shè)備配置一預(yù)先定義的超時(shí)時(shí)間間隔，這個(gè)時(shí)間間隔要足夠長，以使任何從設(shè)備都能

16、作為正常反應(yīng)。如果從設(shè)備測到一傳輸錯(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ASCII模式7個(gè)數(shù)據(jù)位，RTU中8。例如RTU8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TOC o 1-5 h z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。代替一2、LRC檢測使用ASCII，LRC方法的錯(cuò)誤檢測域。LRC域檢測了消息域中除開始的冒號(hào)及結(jié)束的回車換行號(hào)外的內(nèi)容。LRC域是一個(gè)包含一個(gè)8位二進(jìn)制值的字節(jié)。LRC值由傳輸設(shè)備來計(jì)算并放到消息幀中，接收設(shè)備LRC，LRC域中的值比較，如果兩口不等，說LRC方法是將消息中的8Bit，3、CRC檢測使用RTU模式，CRCCRCCRC域是兩個(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