MODBUS协议功能码及报文解析要点修订版

M O D B U S协议功能码及报文解析要点

集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

Modbus是一种串行通信协议，是于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，并且现在是工业电子设备之间相当常用的连接方式。Modbus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（SCAD A）中，Modbus通常用来连接监控计算机和remoteterminalunit(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设备通信通过串口物理层进行。

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。ModbusRTU是一种紧凑的，采用二进制表示数据的方式，ModbusASCII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（serialcommunicatio n）方式。RTU格式后续的命令／数据带有的校验和，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（例如）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ModbusPlus(Modbus+或者MB+)，不过此协定是Modico n专有的，和Modbus不同。它需要一个专门的协处理器来处理类似的高速令牌旋转。它使用1Mbit/s的，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ModbusPlus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R TU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GP RS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

MODBUSRTU报文格式

实际上MODBUSRTU与ASCII的内容是完全相同的，不同的的ASCII方式用“：”标识帧起始，用“CRLF”标识帧结束。校验采用LRC，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A

MODBUS协议相当复杂，但是常用的命令也就简单的几个，01，02，03，04，0

MODBUS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。很明显开关量输入可以映射到10001地址，第一路开关量输入为10001，第二路为1000 2，………

开关量输出映射到00001地址，第一路为00001，第二路为00002，…….

模拟量输入映射到30001地址，第一路为30001，第二路为30002，……

模拟量输出和计数器输入映射到40001地址，第一路为40001，第二路为4000 2，……

当然也可以把所有的数据都放在保持寄存器中，这样对于MODBUS主设备访问时要简单，访问效率能提高，但是处理起来略显繁琐。