(完整版)MODBUS協(xié)議(功能碼及報(bào)文解析)

1、MODBUS協(xié)議MOdbUS是一種串行通信協(xié)議，是MOdiCOrl于1979年，為使用 可編程邏輯控制器(PLC)而發(fā)表的。事實(shí)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。M OdbUS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(dòng)原生的位或 字節(jié)沒有很多限制ModbUS允許多個(gè)設(shè)備連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通 信，舉個(gè)例子，一個(gè)由測量溫度和濕度的裝置，并且將結(jié)果發(fā)送給 計(jì)算機(jī)。在數(shù)據(jù)采 集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCAD)A中，MOdbUS通常 用來連接監(jiān)控計(jì)算機(jī)和remote terminal Uni

2、t (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(gè)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 RTU是一種緊湊的，采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù) 的方式，ModbUS ASCIl是一種人類可讀的，冗長的表示方式。這兩 個(gè)變種都使用串行通訊(Serial COmmUniCatiOn )方式。RTU格式后 續(xù)的命令/數(shù)據(jù)帶有 循環(huán)冗余校驗(yàn)的校驗(yàn)和，而ASCIl格式采用縱 向冗余校驗(yàn)的校驗(yàn)和。被配置為RTU變種的節(jié)點(diǎn)不會和設(shè)置為 ASC

3、Il變種的節(jié)點(diǎn)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(gè)MOdbUS/TCP變種，這種方式不需要校驗(yàn)和的計(jì)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(gè)擴(kuò)展版本 ModbUSPIUS （Modbus+ 或者 MB+），不過此協(xié)定是MOCIiCOn專有的，和ModbUS不同。它需要一個(gè)專門 的協(xié)處理器來處理類似HDLC的高速令牌旋轉(zhuǎn)。它使用IMbitzS的 雙絞線，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)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 PIUS到計(jì)算機(jī) 需要特別的接口，通

4、常是支持ISA （ SA85 ） ,PCI或者PCMCIA總線 的板卡。MOdbUS協(xié)議是一個(gè)master/SIaVe架構(gòu)的協(xié)議。有一個(gè)節(jié)點(diǎn)是 master節(jié)點(diǎn)»其他使用ModbUS協(xié)議參與通信的節(jié)點(diǎn)是slave節(jié)點(diǎn)。 每一個(gè)slave設(shè)備都有一個(gè)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(diǎn)的節(jié)點(diǎn)可以啟動(dòng)一個(gè)命令（在以太網(wǎng)上,任何一 個(gè)設(shè)備都能發(fā)送一個(gè)MOdbUS命令，但是通常也只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)設(shè) 備啟動(dòng)指令）。一個(gè)MOdBUS命令包含了打算執(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的指令是廣播指令，所

5、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ModbUS命令包含了檢查碼， 以確定到達(dá)的命令沒有被破壞o基本的ModBUS命令能指令一個(gè)RTU改變它的寄存器的某個(gè)值，控制或者讀取一個(gè)IQ端口，以及指揮設(shè)備 回送一個(gè)或者多個(gè)其寄存器中的數(shù)據(jù)。有許多modems和網(wǎng)矢支持MOCIbUS協(xié)議，因?yàn)镸OdbUS協(xié)議很 簡單而且容易復(fù)制。它們當(dāng)中一些為這個(gè)協(xié)議特別設(shè)計(jì)的。有使 用有線、無線通信甚至短消息和GPRS的不同實(shí)現(xiàn)。不過設(shè)計(jì)者需 要克服一些包括高延遲和時(shí)序的問題。MODBU通S信過程如下圖MODBUS RT扌艮U文格式起始位設(shè)備地功能代址碼數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn) 結(jié)束符T1-T2-T3-T48B

6、it8Bitn 個(gè) 8Bit16Bit T1-T2-T3-T4MODBUSASCIl扌艮文格式起始位貽址地功能代碼數(shù)據(jù)LR驗(yàn)C校結(jié)束符2個(gè)字2個(gè)字1個(gè)字符2個(gè)符字2個(gè)字符n個(gè)字符2個(gè)符字2個(gè)字符MODBUS TC扌艮P文交互標(biāo)識 協(xié)議標(biāo)識報(bào)文長度設(shè)備標(biāo)識功能代碼數(shù)據(jù)2字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)一般為 一般為0高字節(jié)在也就是設(shè)1個(gè)字符n個(gè)字符前0備地址實(shí)際上MODBUS RT與U ASCIl的內(nèi)容是完全相同的，不同的的 AS CIl方式用“：”標(biāo)識幀起始，用“ CR LF”標(biāo)識幀結(jié)束。校驗(yàn)采 用LRC，把RTU幀中一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容換成了 2個(gè)ASell字符。比如 在RTU方式下設(shè)備地址01只有一個(gè)字節(jié)

7、，在ASCIl方式下轉(zhuǎn)換成 字符串“0T（ 16進(jìn)制的30 31 ）。MODBUS TC中P的設(shè)備標(biāo)識，功能碼等與MoDBUS RT相U 同，可以認(rèn)為是在MODBUS RT報(bào)U文的前邊加了一個(gè)頭，去掉了 CRC校驗(yàn)這個(gè)尾。MODBU協(xié)S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)o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。MODBU協(xié)S議中定義的這些數(shù)據(jù)都是一個(gè)從地址1開始的數(shù)組，訪問時(shí)需要指明從哪個(gè)地址開始訪問，訪問多少個(gè)數(shù)據(jù)。下表是MoD BUS的功能碼。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

8、圈的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF）02讀取輸入狀態(tài)取得一組開尖輸入的當(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)前的一進(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)前的一進(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)置單寄存器把具體進(jìn)值裝入一個(gè)保持寄存器讀取異常狀態(tài)取得8個(gè)內(nèi)部線圈的通斷狀態(tài)，這8個(gè)線圈的 地址由控制器決定，用戶邏輯可以將這此線圈07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)，以對通信處理進(jìn)行評鑒09編程（只用于484）使主機(jī)模擬編程器作用，修改PC從機(jī)邏輯可10控詢（只用于484）使主機(jī)與一臺正在執(zhí)行

9、長程序任務(wù)從機(jī)通 信，探詢該從機(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 給出有尖錯(cuò)誤13編程(184/384 484584)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 484584)可使主機(jī)與正在執(zhí)行任務(wù)的從機(jī)通信，定期控 詢該從機(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

10、預(yù)置多寄存器把具體的一進(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 MICROn a 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)展存儲器文件中的數(shù)據(jù)信息21寫入通用參數(shù)(584L)把通用參數(shù)寫入擴(kuò)展存儲文件，或修改之22保留作擴(kuò)展功能備64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)答各個(gè)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

11、讀16位整型04讀16位整型05寫位06寫整16仿整型15寫位16寫整16侑整型MODBU協(xié)S議相當(dāng)復(fù)雜，但是常用的命令也就簡單的幾個(gè)，01，02，03，04，05，06，15，16 號命令。各個(gè)命令的功能和報(bào)文如下：01命令讀取線圈狀態(tài)MoDBUS地址OOOOlMODBUS請求功能碼1 BYTE0X01起始地址2 BYTEOXOOOO TO OXFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 2000(0X7D0)MODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTE0X01字節(jié)計(jì)數(shù)1 BYTEN線圈狀態(tài)n BYTEn =N Or N+1N =讀取數(shù)量/8如果余數(shù)不為0則N=N+1錯(cuò)誤 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X01+0

12、X80錯(cuò)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起始地址高（字00字節(jié)計(jì)數(shù)03起始地址低（字1327 (h)20狀態(tài)CD讀取數(shù)量高（字0035 (h)28狀態(tài)6B讀取數(shù)量低（字1338 (h)36狀態(tài)0502命令讀取輸入狀態(tài)MODBUS地址IOOOlMODBUS請求功能碼1 BYTE0X02起始地址2 BYTEOXOOOO TO OXFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 2000(0X7D0)MODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTE0X02字節(jié)計(jì)數(shù)1 BYTEN輸入狀態(tài)n BYTEn =N Or N

13、+1N =讀取數(shù)量/8如果余數(shù)不為0則N=N+1錯(cuò)誤 響應(yīng)功能碼1 BYTE0X02+ 0X80錯(cuò)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起始地址高（字00字節(jié)計(jì)數(shù)03起始地址低（字C4204(h)197狀態(tài)AC讀取數(shù)量高（字00212(h)205狀態(tài)DB讀取數(shù)量低（字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 BYTEOXOOOO TO OXFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 125(0X7D)MODBUS響

14、應(yīng)功能碼1 BYTE0X03字節(jié)計(jì)數(shù)1 BYTEN*2輸入狀態(tài)N*2 BYTE錯(cuò)誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X03+ 0X80錯(cuò)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起始地址高（字00字節(jié)計(jì)數(shù)06起始地址低（字6B寄存器咼（108 ）02讀取數(shù)量高（字00寄存器低（108）2B讀取數(shù)量低（字03寄存器咼（109 ）00寄存器低（109）00寄存器咼（門0 ）00寄存器低（Ho）6404輸入寄存器 MODBUS地址30001MODBUS請求功能碼1 BYTE0X04起始地址2 BYTEOXOOO

15、O TO OXFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 125(0X7D)MODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTE0X04字節(jié)計(jì)數(shù)1 BYTEN*2輸入狀態(tài)N*2 BYTE錯(cuò)誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X04+ 0X80錯(cuò)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起始地址咼（字節(jié)）00字節(jié)計(jì)數(shù)02起始地址低（字節(jié)）08輸入寄存器咼00讀取數(shù)量咼（字節(jié)）00輸入寄存器低Z、OA讀取數(shù)量低（字節(jié)）0105設(shè)置單個(gè)繼電器狀態(tài)MODBUS請求功能碼1 BYTE0X05設(shè)置地址2 BYTEOXOOOO TO OXFF

16、FF設(shè)置內(nèi)容2 BYTEOXOOOO OR OXFFOOOXOOOO釋放繼電器OXffOO吸合繼電器MODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTE0X05設(shè)置地址2 BYTEOXOOOO TO OXFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTEOXOOOO OR OXFFOO錯(cuò)誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X05+ 0X80錯(cuò)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)置地址咼（字節(jié)）00設(shè)置地址高（字00設(shè)置地址低（字節(jié)）05設(shè)置地址低（字05設(shè)置內(nèi)容咼（字節(jié)）FF設(shè)置內(nèi)容咼（字FF設(shè)置內(nèi)容低（字節(jié)）00設(shè)置

17、內(nèi)容低（字FF06設(shè)置單個(gè)保持寄存器MODBUS請求功能碼1 BYTE0X06設(shè)置地址2 BYTEOXOOOO TO OXFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTEOXOOOO to OXFFOOMODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTE0X06設(shè)置地址2 BYTEOXOOOO TO OXFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTEOXOOOO to OXFFOO錯(cuò)誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X06+ 0X80錯(cuò)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06設(shè)置地址高（字00設(shè)置地址高（字00設(shè)置地址低（字08

18、設(shè)置地址低（字08設(shè)置內(nèi)容咼（字00設(shè)置內(nèi)容咼（字00設(shè)置內(nèi)容低（字19設(shè)置內(nèi)容低（字1915設(shè)置多個(gè)繼電器狀態(tài)MODBUS請求功能碼1 BYTEOXOF設(shè)置起始地址2 BYTEOXOOOO TO OXFFFF設(shè)置長度2 BYTEOXOOOO TO 0X7B0字節(jié)計(jì)數(shù)1 BYTEN設(shè)置內(nèi)容N BYTEMODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTEOXOF設(shè)置起始地址2 BYTEOXOOOO TO OXFFFF設(shè)置長度2 BYTEOXOOOO TO 0X7B0錯(cuò)誤響應(yīng)功能碼1 BYTEOXOF+ 0X80錯(cuò)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OF功能碼OF設(shè)置地址高（字00設(shè)置地址高（字00設(shè)置地址低（字13設(shè)置地址低（字13設(shè)置數(shù)量高（字00設(shè)置數(shù)量高（字00設(shè)置數(shù)量低（字OA設(shè)置數(shù)量低（字OA字節(jié)計(jì)數(shù)02設(shè)置內(nèi)容咼（字CD設(shè)置內(nèi)容低（字0116設(shè)置多個(gè)保持寄存器MODBUS請求功能碼1 BYTE0X10設(shè)置起始地址2 BYTEOXOOOO TO OXFFFF設(shè)置長度2 BYTEOXOOOO TO 0X7B0字節(jié)計(jì)數(shù)1 BYTEN