MODBUS协议(功能码及报文解析)-485功能码

MODBUS 协议Modbus 是一种串行通信协议，是Modicon 于 1979 年，为使用可编程逻辑控制器(PLC)而发表的。

事实上，它已经成为工业领域通信协议标准，并且现在是工业电子设备之间相当常用的连接方式。

M odbus 比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：公开发表并且无版税要求相对容易的工业网络部署对供应商来说，修改移动原生的位或字节没有很多限制Modbus 允许多个设备连接在同一个网络上进行通信，举个例子，一个由测量温度和湿度的装置，并且将结果发送给计算机。

在数据采集与监视控制系统(SCADA)中，Modbus 通常用来连接监控计算机和 remote terminal unit (RTU)。

Modbus 协议目前存在用于串口、以太网以及其他支持互联网协议的网络的版本。

大多数 Modbus 设备通信通过串口EIA-485 物理层进行［1］。

对于串行连接，存在两个变种，它们在数值数据表示不同和协议细节上略有不同。

Modbus RTU 是一种紧凑的，采用二进制表示数据的方式，Modbus ASCII 是一种人类可读的，冗长的表示方式。

这两个变种都使用串行通讯(serial communication)方式。

RTU 格式后续的命令／数据带有循环冗余校验的校验和，而 ASCII 格式采用纵向冗余校验的校验和。

被配置为 RTU 变种的节点不会和设置为 ASCII 变种的节点通信，反之亦然。

对于通过TCP/IP（例如以太网）的连接，存在多个 Modbus/TCP变种，这种方式不需要校验和的计算。

对于所有的这三种通信协议在数据模型和功能调用上都是相同的，只有封装方式是不同的。

Modbus 有一个扩展版本 Modbus Plus（Modbus+或者 MB+），不过此协定是 Modicon 专有的，和 Modbus 不同。

它需要一个专门的协处理器来处理类似HDLC 的高速令牌旋转。

它使用 1Mbit/s 的双绞线，并且每个节点都有转换隔离装置，是一种采用转换／边缘触发而不是电压／水平触发的装置。

连接 Modbus Plus 到计算机需要特别的接口，通常是支持 ISA（SA85）,PCI 或者 PCMCIA 总线的板卡。

Modbus 协议是一个 master/slave 架构的协议。

有一个节点是master 节点，其他使用 Modbus 协议参与通信的节点是 slave 节点。

每一个 slave 设备都有一个唯一的地址。

在串行和 MB+网络中，只有被指定为主节点的节点可以启动一个命令（在以太网上，任何一个设备都能发送一个 Modbus 命令，但是通常也只有一个主节点设备启动指令）。

一个 ModBus 命令包含了打算执行的设备的 Modbus 地址。

所有设备都会收到命令，但只有指定位置的设备会执行及回应指令（地址0 例外，指定地址 0 的指令是广播指令，所有收到指令的设备都会执行，不过不回应指令）。

所有的 Modbus 命令包含了检查码，以确定到达的命令没有被破坏。

基本的 ModBus 命令能指令一个 RTU 改变它的寄存器的某个值，控制或者读取一个 I/O 端口，以及指挥设备回 送一个或者多个其寄存器中的数据。

有许多 modems 和网关支持 Modbus 协议，因为 Modbus 协议很简 单而且容易复制。

它们当中一些为这个协议特别设计的。

有使用有线、 无线通信甚至短消息和 GPRS 的不同实现。

不过设计者需要克服一些 包括高延迟和时序的问题。

MODBUS 通信过程如下图MODBUS RTU 报文格式T1-T2-T3-T4 8Bit 8Bit n 个 8Bit 16Bit T1-T2-T3-T4 MODBUS ASCII 报文格式起始位设备地 功能代址 码数据 CRC 校验 结束符设备地 LRC 校起始位 设备地 功能代码 数据 LRC 校 结束符 2个字 2个字1个字符 2个字 2个字符 n 个字符 2个字2个字符符 符MODBUS TCP 报文交互标识 协议标识 报文长度 设备标识 功能代码 数据 2字节 2字节 1字节一般为0 高字节在 也就是设 1个字符 n 个字符前 备地址实际上MODBUS RTU 与ASCII 的内容是完全相同的，不同的的AS CII 方式用“：”标识帧起始，用“CR LF”标识帧结束。

校验采用L RC ，把RTU 帧中一个字节的内容换成了2个ASCII 字符。

比如在RTU 方式下设备地址 01 只有一个字节，在ASCII 方式下转换成字符串“0 1”（16进制的30 31 ）。

MODBUS TCP 中的设备标识，功能码等与MODBUS RTU 相同，可以 认为是在MODBUS RTU 报文的前边加了一个头，去掉了CRC 校验这个 尾。

MODBUS 协议定义了4种基本数据类型：可读写位数据，只读位 数据，只读16位数据，可读写16位数据。

这些数据分别被称为线圈 状态，输入状态，输入寄存器，保持寄存器。

2字节 一般为0MODBUS 协议中定义的这些数据都是一个从地址 1 开始的数组，访问时需要指明从哪个地址开始访问，访问多少个数据。

下表是 MOD06写整 16 位整型15写位16写整 16 位整型MODBUS 协议相当复杂，但是常用的命令也就简单的几个，01，0 2，03，04，05，06，15，16 号命令。

各个命令的功能和报文如下： 01 命令读取线圈状态 MODBUS 地址00001MODBUS 请求功能码 1 BYTE0X01起始地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF读取数量 2 BYTE 1 TO 2000(0X7D0) MODBUS 响应功能码 1 BYTE0X01字节计数 1 BYTE N线圈状态n BYTE n =N or N+1N = 读取数量/8 如果余数不为0 则N=N+1 错误响应功能码 1 BYTE0X01+ 0X80错误代码 1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4举例请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码01功能码01起始地址高（字节）00字节计数03起始地址低（字节）1327（h）～20状态CD读取数量高（字节）0035（h）～28状态6B读取数量低（字节）1338（h）～36状态0502 命令读取输入状态 MODBUS 地址 10001MODBUS 请求功能码 1 BYTE0X02起始地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF读取数量 2 BYTE 1 TO 2000(0X7D0) MODBUS 响应功能码 1 BYTE0X02字节计数 1 BYTE N输入状态n BYTE n =N or N+1N = 读取数量/8 如果余数不为0 则N=N+1 错误响应功能码 1 BYTE0X02+ 0X80错误代码 1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4举例请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码02功能码02起始地址高（字节）00字节计数03起始地址低（字节）C4204(h)～197 状态AC读取数量高（字节）00212(h)～205 状态DB读取数量低（字节）16218(h)～213 状态3503 读保持寄存器 MODBUS 地址 40001MODBUS 请求功能码 1 BYTE0X03起始地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF读取数量 2 BYTE 1 TO 125(0X7D) MODBUS 响应功能码 1 BYTE0X03字节计数 1 BYTE N*2输入状态N*2 BYTE错误响应功能码 1 BYTE0X03+ 0X80错误代码 1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4举例请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码03功能码03起始地址高（字节）00字节计数06起始地址低（字节）6B寄存器高（108）02读取数量高（字节）00寄存器低（108）2B读取数量低（字节）03寄存器高（109）00寄存器低（109）00寄存器高（110）00寄存器低（110）6404 输入寄存器 MODBUS 地址 30001MODBUS 请求功能码 1 BYTE0X04起始地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF读取数量 2 BYTE 1 TO 125(0X7D) MODBUS 响应功能码 1 BYTE0X04字节计数 1 BYTE N*2输入状态N*2 BYTE错误响应功能码 1 BYTE0X04+ 0X80错误代码 1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4举例请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码04功能码04起始地址高（字节）00字节计数02起始地址低（字节）08输入寄存器高（9）00读取数量高（字节）00输入寄存器低（9）0A读取数量低（字节）0105 设置单个继电器状态MODBUS 请求功能码 1 BYTE0X05设置地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置内容 2 BYTE0x0000 OR 0XFF000x0000 释放继电器0xff00 吸合继电器MODBUS 响应功能码 1 BYTE0X05设置地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置内容 2 BYTE0x0000 OR 0XFF00错误响应功能码 1 BYTE0X05+ 0X80错误代码 1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4举例（吸合6 号继电器）请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码05功能码05设置地址高（字节）00设置地址高（字节）00设置地址低（字节）05设置地址低（字节）05设置内容高（字节）FF设置内容高（字节）FF设置内容低（字节）00设置内容低（字节）FF06 设置单个保持寄存器MODBUS 请求功能码 1 BYTE0X06设置地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置内容 2 BYTE0x0000 to 0XFF00 MODBUS 响应功能码 1 BYTE0X06设置地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置内容 2 BYTE0x0000 to 0XFF00错误响应功能码 1 BYTE0X06+ 0X80错误代码 1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4举例设置9 号保持寄存器内容为25请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码06功能码06设置地址高（字节）00设置地址高（字节）00设置地址低（字节）08设置地址低（字节）08设置内容高（字节）00设置内容高（字节）00设置内容低（字节）19设置内容低（字节）1915 设置多个继电器状态MODBUS 请求功能码 1 BYTE0X0F 设置起始地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置长度 2 BYTE0X0000 TO 0X7B0设置内容N BYTEMODBUS 响应功能码 1 BYTE0X0F 设置起始地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置长度 2 BYTE0X0000 TO 0X7B0错误响应功能码 1 BYTE0X0F+ 0X80错误代码 1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4举例设置继电器请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码0F功能码0F设置地址高（字节）00设置地址高（字节）00设置地址低（字节）13设置地址低（字节）13设置数量高（字节）00设置数量高（字节）00设置数量低（字节）0A设置数量低（字节）0A字节计数02设置内容高（字节）CD设置内容低（字节）0116 设置多个保持寄存器MODBUS 请求功能码 1 BYTE0X10设置起始地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置长度 2 BYTE0X0000 TO 0X7B0设置内容N*2 BYTEMODBUS 响应功能码 1 BYTE0X10设置起始地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置长度 2 BYTE0X0000 TO 0X7B0错误响应功能码 1 BYTE0X10+ 0X80错误代码 1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4举例设置多个保持寄存器请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码10功能码0F设置地址高（字节）00设置地址高（字节）00设置地址低（字节）01设置地址低（字节）01设置数量高（字节）00设置数量高（字节）00设置数量低（字节）02设置数量低（字节）02字节计数04设置内容高（字节）00设置内容低（字节）0A设置内容高（字节）01设置内容低（字节）02MODBUS 协议在智能设备中的应用上面讲述了 MODBUS 协议的报文以及命令，那么在智能设备中如何使用这个协议呢?如果智能设备有开关量输入输出，模拟量输入输出，有计数器等。