Modbus通訊協(xié)議是原來(lái)是這樣的！

ModBus網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)工業(yè)通信系統，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機通過(guò)公用線(xiàn)路或局部磚用線(xiàn)路連接而成。其系統結構既包括硬件、亦包括軟件。它可應用于各種數據采集和過(guò)程監控。

ModBus網(wǎng)絡(luò )只有一個(gè)主機，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò )可支持247個(gè)之多的遠程從屬控制器，但實(shí)際所支持的從機數要由所用通信設備決定。采用這個(gè)系統，各PC可以和中心主機交換信息而不影響各PC執行本身的控制任務(wù)。

了解Modbus通訊協(xié)議是怎么回事，在現場(chǎng)就可以用各種第三方的小軟件做通訊測試了。

Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP等，并沒(méi)有規定物理層。此協(xié)議定義了控制器能夠認識和使用的消息結構，而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信的。標準的Modicon控制器使用RS232C實(shí)現串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU協(xié)議規定了消息、數據的結構、命令和就答的方式，數據通訊采用Maser/Slave方式，Master端發(fā)出數據請求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數據到Master端以響應請求；Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數據，實(shí)現雙向讀寫(xiě)。Modbus協(xié)議需要對數據進(jìn)行校驗，串行協(xié)議中除有奇偶校驗外，ASCII模式采用LRC校驗，RTU模式采用16位CRC校驗，但TCP模式?jīng)]有額外規定校驗，因為T(mén)CP協(xié)議是一個(gè)面向連接的可靠協(xié)議。另外，Modbus采用主從方式定時(shí)收發(fā)數據，在實(shí)際使用中如果某Slave站點(diǎn)斷開(kāi)后（如故障或關(guān)機），Master端可以診斷出來(lái)，而當故障修復后，網(wǎng)絡(luò )又可自動(dòng)接通。因此，Modbus協(xié)議的可靠性。

對于Modbus的ASCII、RTU和TCP協(xié)議來(lái)說(shuō)，其中TCP和RTU協(xié)議非常類(lèi)似，我們只要把RTU協(xié)議的兩個(gè)字節的校驗碼去掉，然后在RTU協(xié)議的開(kāi)始加上5個(gè)0和一個(gè)6并通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議發(fā)送出去即可。

通訊傳送分為獨立的信息頭，和發(fā)送的編碼數據。以下的通訊傳送方式定義也與ModBusRTU通訊規約相兼容：

初始結構 = ≥4字節的時(shí)間

地址碼 = 1 字節

功能碼 = 1 字節

數據區 = N 字節

錯誤校檢 = 16位CRC碼

結束結構 = ≥4字節的時(shí)間

地址碼：地址碼為通訊傳送的弟一個(gè)字節。這個(gè)字節表明由用戶(hù)設定地址碼的從機將接收由主機發(fā)送來(lái)的信息。并且每個(gè)從機都有具有維一的地址碼，并且響應回送均以各自的地址碼開(kāi)始。主機發(fā)送的地址碼表明將發(fā)送到的從機地址，而從機發(fā)送的地址碼表明回送的從機地址。

功能碼：通訊傳送的第二個(gè)字節。ModBus通訊規約定義功能號為1到127。本儀表只利用其中的一部分功能碼。作為主機請求發(fā)送，通過(guò)功能碼告訴從機執行什么動(dòng)作。作為從機響應，從機發(fā)送的功能碼與從主機發(fā)送來(lái)的功能碼一樣，并表明從機已響應主機進(jìn)行操作。如果從機發(fā)送的功能碼的醉高位為１(比如功能碼大與此同時(shí)127)，則表明從機沒(méi)有響應操作或發(fā)送出錯。

數據區：數據區是根據不同的功能碼而不同。數據區可以是實(shí)際數值、設置點(diǎn)、主機發(fā)送給從機或從機發(fā)送給主機的地址。

CRC碼：二字節的錯誤檢測碼。

當通訊命令發(fā)送至儀器時(shí)，符合相應地址碼的設備接通訊命令，并除去地址碼，讀取信息，如果沒(méi)有出錯，則執行相應的任務(wù)；然后把執行結果返送給發(fā)送者。返送的信息中包括地址碼、執行動(dòng)作的功能碼、執行動(dòng)作后結果的數據以及錯誤校驗碼。如果出錯就不發(fā)送任何信息。

1．信息幀結構

地址碼 功能碼 數據區 錯誤校驗碼

8位 8位 N × 8位 16位

地址碼：地址碼是信息幀的弟一字節(8位)，從0到255。這個(gè)字節表明由用戶(hù)設置地址的從機將接收由主機發(fā)送來(lái)的信息。每個(gè)從機都必須有圍一的地址碼，并且只有符合地址碼的從機才能響應回送。當從機回送信息時(shí)，相當的地址碼表明該信息來(lái)自于何處。

功能碼：主機發(fā)送的功能碼告訴從機執行什么任務(wù)。表1-1列出的功能碼都有具體的含義及操作。

數據區：數據區包含需要從機執行什么動(dòng)作或由從機采集的返送信息。這些信息可以是數值、參考地址等等。例如，功能碼告訴從機讀取寄存器的值，則數據區必需包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長(cháng)度。對于不同的從機，地址和數據信息都不相同。

錯誤校驗碼：主機或從機可用校驗碼進(jìn)行判別接收信息是否出錯。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)生細微的變化，錯誤校驗碼保證了主機或從機對在傳送過(guò)程中出錯的信息不起作用。這樣增加了系統的安全和效率。錯誤校驗采用CRC-16校驗方法。

注：信息幀的格式都基本相同：地址碼、功能碼、數據區和錯誤校驗碼。

2．錯誤校驗

冗余循環(huán)碼（CRC）包含2個(gè)字節，即16位二進(jìn)制。CRC碼由發(fā)送設備計算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收信息的設備再重新計算接收到信息的 CRC碼，比較計算得到的CRC碼是否與接收到的相符，如果兩者不相符，則表明出錯。

在這些功能碼中較長(cháng)使用的是1、2、3、4、5、6號功能碼，使用它們即可實(shí)現對下位機的數字量和模擬量的讀寫(xiě)操作。

1、01號命令，讀可讀寫(xiě)數字量寄存器（線(xiàn)圈狀態(tài)）：

計算機發(fā)送命令：[設備地址] [命令號01] [起始寄存器地址高8位] [低8位] [讀取的寄存器數高8位] [低8位] [CRC校驗的低8位] [CRC校驗的高8位]

例：[11][01][00][13][00][25][CRC低][CRC高]

意義如下：

<1>設備地址：在一個(gè)485線(xiàn)上可以?huà)旖佣鄠€(gè)設備，此處的設備地址表示想和哪一個(gè)設備通訊。例子中為想和17號(十進(jìn)制的17是十六進(jìn)制的11)通訊。

<2>命令號01：讀取數字量的命令號固定為01。

<3>起始地址高8位、低8位：表示想讀取的開(kāi)關(guān)量的起始地址(起始地址為0)。比如例子中的起始地址為19。

<4>寄存器數高8位、低8位：表示從起始地址開(kāi)始讀多少個(gè)開(kāi)關(guān)量。例子中為37個(gè)開(kāi)關(guān)量。

<5>CRC校驗：是從開(kāi)頭一直校驗到此之前。

設備響應：[設備地址] [命令號01] [返回的字節個(gè)數][數據1][數據2]...[數據n] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

例：[11][01][05][CD][6B][B2][0E][1B] [CRC高] [CRC低]

意義如下：

<1>設備地址和命令號和上面的相同。

<2>返回的字節個(gè)數：表示數據的字節個(gè)數，也就是數據1，2...n中的n的值。

<3>數據1...n：由于每一個(gè)數據是一個(gè)8位的數，所以每一個(gè)數據表示8個(gè)開(kāi)關(guān)量的值，每一位為0表示對應的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，為1表示閉合。比如例子中，表示20號(索引號為19)開(kāi)關(guān)閉合，21號斷開(kāi)，22閉合，23閉合，24斷開(kāi)，25斷開(kāi)，26閉合，27閉合...如果詢(xún)問(wèn)的開(kāi)關(guān)量不是8的整倍數，那么最后一個(gè)字節的高位部分無(wú)意義，置為0。

<4>CRC校驗同上。

2、05號命令，寫(xiě)數字量（線(xiàn)圈狀態(tài)）：

計算機發(fā)送命令：[設備地址] [命令號05] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [下置的數據高8位] [低8位] [CRC校驗的低8位] [CRC校驗的高8位]

例：[11][05][00][AC][FF][00][CRC高][CRC低]

意義如下：

<1>設備地址和上面的相同。

<2>命令號:寫(xiě)數字量的命令號固定為05。

<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的開(kāi)關(guān)的地址。

<4>下置的數據高8位，低8位：表明需要下置的開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)。例子中為把該開(kāi)關(guān)閉合。注意，此處只可以是[FF][00]表示閉合[00][00]表示斷開(kāi)，其他數值非法。

<5>注意此命令一條只能下置一個(gè)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)。

設備響應：如果成功把計算機發(fā)送的命令原樣返回，否則不響應。

3、03號命令，讀可讀寫(xiě)模擬量寄存器（保持寄存器）：

計算機發(fā)送命令：[設備地址] [命令號03] [起始寄存器地址高8位] [低8位] [讀取的寄存器數高8位] [低8位] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

例：[11][03][00][6B][00][03] [CRC高][CRC低]

意義如下：

<1>設備地址和上面的相同。

<2>命令號:讀模擬量的命令號固定為03。

<3>起始地址高8位、低8位：表示想讀取的模擬量的起始地址(起始地址為0)。比如例子中的起始地址為107。

<4>寄存器數高8位、低8位：表示從起始地址開(kāi)始讀多少個(gè)模擬量。例子中為3個(gè)模擬量。注意，在返回的信息中一個(gè)模擬量需要返回兩個(gè)字節。

設備響應：[設備地址] [命令號03] [返回的字節個(gè)數][數據1][數據2]...[數據n] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

例：[11][03][06][02][2B][00][00][00][64] [CRC高] [CRC低]

意義如下：

<1>設備地址和命令號和上面的相同。

<2>返回的字節個(gè)數：表示數據的字節個(gè)數，也就是數據1，2...n中的n的值。例子中返回了3個(gè)模擬量的數據，因為一個(gè)模擬量需要2個(gè)字節所以共6個(gè)字節。

<3>數據1...n：其中[數據1][數據2]分別是第1個(gè)模擬量的高8位和低8位，[數據3][數據4]是第2個(gè)模擬量的高8位和低8位，以此類(lèi)推。例子中返回的值分別是555，0，100。

<4>CRC校驗同上。

4、06號命令，寫(xiě)單個(gè)模擬量寄存器（保持寄存器）：

計算機發(fā)送命令：[設備地址] [命令號06] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [下置的數據高8位] [低8位] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

意義如下：

<1>設備地址和上面的相同。

<2>命令號:寫(xiě)模擬量的命令號固定為06。

<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的模擬量寄存器的地址。

<4>下置的數據高8位，低8位：表明需要下置的模擬量數據。比如例子中就把1號寄存器的值設為3。

<5>注意此命令一條只能下置一個(gè)模擬量的狀態(tài)。

設備響應：如果成功把計算機發(fā)送的命令原樣返回，否則不響應。

5、16號命令，寫(xiě)多個(gè)模擬量寄存器（保持寄存器）：

計算機發(fā)送命令：[設備地址] [命令號16] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [數據數量高8位] [數據數量低8位] [下置的數據高8位] [低8位][……][……] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

例：[11][16][00][01][00][01][00][05] [CRC高] [CRC低]

意義如下：

<1>設備地址和上面的相同。

<2>命令號:寫(xiě)模擬量的命令號固定為16。

<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的模擬量寄存器的地址。

<4>需下置的數據數量高8位，低8位：表明了需要下置的數據數量，這里為1。

<5>下置的數據高8位，低8位：表明需要下置的模擬量數據。比如例子中就把1號寄存器的值設為5。

設備響應：如果成功把計算機返回的如下命令，否則不響應。

設備響應：[設備地址] [命令號16] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [數據數量高8位] [數據數量低8位] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]，如上例返回：

[11][16][00][01][00][01] [CRC高] [CRC低]