MODBUS规约与报文解析详细说明

MODBUS协议

一般说明

1.1.1交换特点

MODBUS是一种主／从规约,它允许读或写一个或多个字(16位)操作，但任何情况下都不支持字节的读／写。

信息交换是以主站采取主动实现的，即由主站启动交换。除广播命令外，所有的一个完整交换由下行和上行两个报文组成：

·下行报文：主站发出的一个请求

·上行报文：从站发回的一个回答

图1.1 一般信息交换图

图1.2 广播方式信息交换图

自主站发出的请求，一般情况下，只可发送到某一指定的从站（由请求帧第一个字节中规定的从站号码来辨认），如图1.1所示。在广播方式下（从站号码为0），此请求则发送到全部从站，当然，规约规定广播命令必须是写命令，并且从站也不发送回答，如图1.2所示。

1.1.2报文格式

所有交换的RTU类型报文（帧），无论上／下行，具有相同的结构：

从站号功能码数据区CRC16校验和

1字节1字节n字节2字节

每帧报文包含4种类型的信息：

1.1.

2.1 从站号

从站号为1字节，取值范围为0～FFH．例外的，如果此值为0，则作为主站的广播信文标识．因此，物理上使用的从站号只能在01H～FFH之间（即1～255之间）。

1.1.

2.2 功能码

功能码为1字节，它被用来选择一个命令（读、写或回答校验是否正确等）,有效功能码范围为1～255之间，本手册支持的功能码将在第2章中加以详述。

1.1.

2.3 数据区

数据区为n字节，它包含与功能码相关的一串十六进制数据。

2.1 功能码概述

在本手册中，MODBUS使用如下的功能码：

功能码（十进制）含义

01 读线圈状态

02 读输入状态

03 读保持型寄存器

04 读输入型寄存器

05 强制单个线圈

06 写单个寄存器

15 强制多个线圈

16 写多个寄存器

20 读变量

21 写变量

2.2 功能码与数据分类

在本手册中，功能码与相应的数据的对应关系如下所示：

在MODBUS 规约中，地址的起始编号为0。如Q0005的规约地址为0004。

2.3 功能码详解

2.3.1 01读线圈状态

1．描述

实现对从站中测点Q 和M （分类前缀为0x ）ON/OFF 状态的读请求。 2．主站请求

请求信文定义读取测点的起始地址和数量。起始规约地址为0：Q1～Q2048的地址为0～2047；M1～M4096的地址为3000～7095。 【示例】在从站17读Q20～Q56

字节

含义 示例（Hex ） 1 从站地址 11 2 功能码

01 3 起始地址高8位 00 4 起始地址低8位 13 5 数据个数高8位 00 6 数据个数低8位 25 CRC16

-

-

3．从站响应

从站返回状态数据遵循：起始地址的状态用数据首字节的最低位

分类前缀 测点类型

读操作功能码

写操作功能码

测点地址范围 规约地址范围 0x

Q 01 05 / 15 0001～2048 0000～2047 M

01 05 / 15 0001～4096 3000～7095 1x I 02 0001～2048 0000～2047 S

02 0001～1024 3000～4023 3x AI 04 0001～1024 0000～1023 SOE

04 0001～0256 2020～4067 4x AQ 03 06 / 16 0001～0256 0000～0255 R 03 06 / 16 0001～4096 1000～5095 Clock

03 16 10000～10004 6x V

20

21

（LSB）表示，并遵循“低位向高位，低字节向高字节”按位持续存

放。

返回的状态个数不是8的整数倍，则在最高字节的多余位补“0”。

状态表示：1＝ON；0＝OFF

【示例】上例的从站响应信文如下：

字节含义示例（Hex）

1 从站地址11

2 功能码01

3 字节数05

4 数据（Q27－20）CD

5 数据（Q35－28）6B

6 数据（Q43－36）B2

7 数据（Q51－44）0E

8 数据（Q56－52）1B

CRC16 - -

示例中，

Q27－Q20的状态返回为CDH（1100 1101 B），则CDH的最高位（MSB）为Q27的状态，最低位（LSB）为Q20的状态。Q27－Q20的实际状态为

ON-ON-OFF-OFF-ON-ON-OFF-ON。

最后1个字节1BH表示Q56－Q52的状态：ON-ON-OFF-ON-ON。该字节的最高3位补“0”。

2.3.2 02读输入状态

1．描述

实现对从站中测点I和S（分类前缀为1x）ON/OFF状态的读请求。

2．主站请求

请求信文定义读取测点的起始地址和数量。起始规约地址为0：I1～I2048的地址为0～2047；S1～S1024的地址为3000～4023。

【示例】在从站17读I20～I56

字节含义示例（Hex）

1 从站地址11

2 功能码02

3 起始地址高8位00

4 起始地址低8位13

5 数据个数高8位00

6 数据个数低8位25

CRC16 - -