Modbus通讯协议合约.doc
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1、Modbus 通讯协议简化通讯协议简化V1.0 2004-5-21 1Modbus 协议概述 Modbus 协议是主从站通讯协议,用异步串行口完成通讯,物理层采用 RS485 或RS232。传输速率可以达到 115kbps,理论上可接(寻址)一台主站和至多 247 台从站。受线路和设备的限制,最多可接一台主站和 32 台从站。Modbus 协议的某些特性是固定的,如帧格式、帧顺序、通讯错误和异常情况的处理,以及所执行的功能等,都不能随便改动。其他特性属于用户可选的,如传输介质、波特率、字符奇偶校验、停止位的个数等等,传输模式为 RTU。用户所选择的参数对于各个站必须一致,在系统运行时不能改变。
2、1.1 Modbus 协议传输模式Modbus 的传输模式:RTU 方式。表 1-1 RTU 传输模式的特性特性RTU编码系统十六进制起始位1 位数据位8 位奇偶校验位0 或 1 位每个字符的位数停止位1 或 2 位校验和CRC(循环冗余校验)1.2 帧Modbus 协议的帧(报文)格式:RTU 帧。下表是 RTU 传输模式的一般格式命令帧。从站地址功能码数据校验和8 位8 位N*8 位16 位2Modbus 协议 2.1 通讯方式Modbus 有两种通讯方式:应答方式和广播方式。应答方式是主站向某个从站(地址 1247)发出命令,然后等待从站的应答;从站接到主站命令后,执行命令,并将执行结果
3、返回给主站作为应答,然后等待下一个命令。广播方式是主站向所有从站发送命令(从站地址为 0) ,不需要等待从站应答;从站接到广播命令后,执行命令,也不向主站应答。除了会送诊断校验外,只有 05、06、15、16 这四项功能(见 2.3)对广播方式有效。2.2Modbus 帧Modbus 的帧按应答方式分为命令帧(询问帧)和应答帧。命令帧为一般格式命令帧,应答帧有显长度帧和隐长度帧之分,图 2-1、2-3、2-4 给出了典型的帧格式。数据从站地 址功能 码数据起始寄存器高位数据起始寄存器 地位数据寄存器 高位数据寄存器 地位校验 和图 2-1 一般格式命令帧从站地址功能码数据长度数据校验和图 2-
4、3 显长度应答帧从站地址功能码数据校验和图 2-4 隐长度应答帧 2.2.1从站地址字段帧中的从站地址字段表示接收主站报文的从站地址。当从站地址字段为 0 时,表示所有从站,此时的报文是广播报文。用户必须设定每台从站的专用地址。只有被编址的设备才能对主机的命令(询问)做出应答。从站发送应答报文时,报文中地址的作用是向主站报告正在通讯的是哪台从站。2.2.2 功能码字段功能码字段同志从站应执行何种功能。表 2-1 列出了功能码的意义和作用。2.3 节给出了各个功能码对应报文的详细格式和功能。表 2-1 Modbus 功能码功能码名称作用(对主站而言)01读取开出状态取得一组开关量输出的当前状态0
5、2读取开入状态取得一组开关量输入的当前状态03读取模出状态取得一组模拟量输出的当前状态04读取模入状态取得一组模拟量输入的当前状态05强制单路开出强制设定某个开关量输出的值06强制单路模出强制设定某个模拟量输出的值07读取异常状态取得从站的一些状态(8 位)08回送诊断校验把诊断校验报文送从站,以对通讯处理进行评鉴09编程主机模拟编程器的作用,修改从站逻辑10探询定期探询从站是否已完成某长程序任务11读取事件计数取得通讯状态和通讯事件的次数12读取通讯事件记录取得通讯状态、事件次数、报文数量和至多 64 个 事件13编程主机模拟编程器的作用,修改从站逻辑14探询定期探询从站是否已完成某长程序任
6、务15强制多路开出强制设定从站几个开关量输出的值16强制多路模出强制设定从站几个模拟量输出的值17报告从站标识取得从站类型和运行指示灯的状态18编程主机模拟编程器的作用,修改从站逻辑19重置通讯链路使从站复位于已知状态20-72保留留作扩展功能备用73-119非法功能120-127保留留作内部使用128-255保留用作异常应答2.2.2数据长度字段数据长度字段记录的是随后的数据字段的长度,单位为字符(字节) 。数据字段的长度总是被规定为 RTU 模式下数据字符的总数,数据字符的数量总是按 RTU 模式下的数据字符计算。2.2.4 数据字段数据字段内含有从站执行某项具体功能的信息,或者含有从站应
7、答询问的信息。这些信息可以是数值、地址参数或范围,例如,从哪路开关量或寄存器开始,处理几个开关位或寄存器、开关量或寄存器的值等等。2.2.5 校验和字段校验和字段用于检查通讯报文在通讯线路中是否出错。RTU 模式传送时,用 CRC-16,参见附录 A。2.3 功能码2.3.1 读取开出状态(功能码 01)本功能可使主站获得被编址从站的开关量输出的通断状态。起始地址是指从哪一路开关量开始(编号从 0 开始) ,数据线圈数是指读取几路。应答帧中的数据是按上述要求读取的开关量数据(每路一位,每 8 位组成一个字节,最后一个字节的不足部分补 0) 。本功能不支持广播方式。以下例子是读取 17 号从站开
8、关量输出 020-056 的状态,读出的 37 位组成 5 个字节,最后一个字节的高三位补 0。询问 RTU 帧:从站地址功能码起始地址 高位起始地址 低位数据线圈 数高位数据线圈 数低位校验和 CRC11H01H00H13H00H25H0EH 84H应答 RTU 帧:从站地址功能码字节计数数据校验和 CRC11H01H05HCDH 6BH B2H 0EH 1BH45H E6H2.2.3读取开入状态(功能码 02)本功能可使主站获得被编址从站的开关量输入的通断状态。起始地址是指从哪一路开关量开始(编号从 0 开始) ,数据线圈数是指读取几路。应答帧中的数据是按上述要求读取的开关量数据(每路一位
9、,每 8 位组成一个字节,最后一个字节的不足部分补 0) 。本功能不支持广播方式。以下例子是读取 17 号从站开关量输入 0197-0218 的状态,读出的 22 位组成 3 个字节,最后一个字节的高 2 位补 0。询问 RTU 帧:从站地址功能码起始地址 高位起始地址 低位数据线圈 数高位数据线圈 数低位校验和 CRC11H02H00HC4H00H16HBAH A9H应答 RTU 帧:从站地址功能码字节计数数据校验和 CRC11H02H03HACH DBH 35H20H 18H2.2.4读取模出状态(功能码 03)本功能可使主站获得被编址从站的模拟量输出的通断状态。起始地址是指从哪一路模拟量
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