ModBus網(wǎng)絡(luò)是一個工業(yè)通信系統(tǒng),，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機(jī)通過公用線路或局部磚用線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件,、亦包括軟件,。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控。

ModBus網(wǎng)絡(luò)只有一個主機(jī),，所有通信都由他發(fā)出,。網(wǎng)絡(luò)可支持247個之多的遠(yuǎn)程從屬控制器，但實際所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通信設(shè)備決定,。采用這個系統(tǒng),，各PC可以和中心主機(jī)交換信息而不影響各PC執(zhí)行本身的控制任務(wù)。

了解Modbus通訊協(xié)議是怎么回事,，在現(xiàn)場就可以用各種第三方的小軟件做通訊測試了,。

Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU,、TCP等,，并沒有規(guī)定物理層。此協(xié)議定義了控制器能夠認(rèn)識和使用的消息結(jié)構(gòu),，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的,。標(biāo)準(zhǔn)的Modicon控制器使用RS232C實現(xiàn)串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU協(xié)議規(guī)定了消息,、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu),、命令和就答的方式，數(shù)據(jù)通訊采用Maser/Slave方式,，Master端發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息,，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到Master端以響應(yīng)請求；Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù),，實現(xiàn)雙向讀寫,。Modbus協(xié)議需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，串行協(xié)議中除有奇偶校驗外,，ASCII模式采用LRC校驗,，RTU模式采用16位CRC校驗，但TCP模式?jīng)]有額外規(guī)定校驗,，因為TCP協(xié)議是一個面向連接的可靠協(xié)議,。另外，Modbus采用主從方式定時收發(fā)數(shù)據(jù),，在實際使用中如果某Slave站點斷開后（如故障或關(guān)機(jī)）,，Master端可以診斷出來，而當(dāng)故障修復(fù)后,，網(wǎng)絡(luò)又可自動接通,。因此，Modbus協(xié)議的可靠性,。

對于Modbus的ASCII,、RTU和TCP協(xié)議來說，其中TCP和RTU協(xié)議非常類似,，我們只要把RTU協(xié)議的兩個字節(jié)的校驗碼去掉,，然后在RTU協(xié)議的開始加上5個0和一個6并通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送出去即可。

通訊傳送分為獨立的信息頭,，和發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)。以下的通訊傳送方式定義也與ModBusRTU通訊規(guī)約相兼容：

初始結(jié)構(gòu) = ≥4字節(jié)的時間

地址碼 = 1 字節(jié)

功能碼 = 1 字節(jié)

數(shù)據(jù)區(qū) = N 字節(jié)

錯誤校檢 = 16位CRC碼

結(jié)束結(jié)構(gòu) = ≥4字節(jié)的時間

地址碼：地址碼為通訊傳送的弟一個字節(jié),。這個字節(jié)表明由用戶設(shè)定地址碼的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來的信息,。并且每個從機(jī)都有具有維一的地址碼，并且響應(yīng)回送均以各自的地址碼開始,。主機(jī)發(fā)送的地址碼表明將發(fā)送到的從機(jī)地址,，而從機(jī)發(fā)送的地址碼表明回送的從機(jī)地址。

功能碼：通訊傳送的第二個字節(jié),。ModBus通訊規(guī)約定義功能號為1到127,。本儀表只利用其中的一部分功能碼。作為主機(jī)請求發(fā)送，通過功能碼告訴從機(jī)執(zhí)行什么動作,。作為從機(jī)響應(yīng),，從機(jī)發(fā)送的功能碼與從主機(jī)發(fā)送來的功能碼一樣，并表明從機(jī)已響應(yīng)主機(jī)進(jìn)行操作,。如果從機(jī)發(fā)送的功能碼的醉高位為１(比如功能碼大與此同時127),，則表明從機(jī)沒有響應(yīng)操作或發(fā)送出錯。

數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)是根據(jù)不同的功能碼而不同,。數(shù)據(jù)區(qū)可以是實際數(shù)值,、設(shè)置點、主機(jī)發(fā)送給從機(jī)或從機(jī)發(fā)送給主機(jī)的地址,。

CRC碼：二字節(jié)的錯誤檢測碼,。

當(dāng)通訊命令發(fā)送至儀器時，符合相應(yīng)地址碼的設(shè)備接通訊命令,，并除去地址碼,，讀取信息，如果沒有出錯,，則執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù),；然后把執(zhí)行結(jié)果返送給發(fā)送者。返送的信息中包括地址碼,、執(zhí)行動作的功能碼,、執(zhí)行動作后結(jié)果的數(shù)據(jù)以及錯誤校驗碼。如果出錯就不發(fā)送任何信息,。

1．信息幀結(jié)構(gòu)

地址碼 功能碼 數(shù)據(jù)區(qū) 錯誤校驗碼

8位 8位 N × 8位 16位

地址碼：地址碼是信息幀的弟一字節(jié)(8位),，從0到255。這個字節(jié)表明由用戶設(shè)置地址的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來的信息,。每個從機(jī)都必須有圍一的地址碼,，并且只有符合地址碼的從機(jī)才能響應(yīng)回送。當(dāng)從機(jī)回送信息時,，相當(dāng)?shù)牡刂反a表明該信息來自于何處,。

功能碼：主機(jī)發(fā)送的功能碼告訴從機(jī)執(zhí)行什么任務(wù)。表1-1列出的功能碼都有具體的含義及操作,。

數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)包含需要從機(jī)執(zhí)行什么動作或由從機(jī)采集的返送信息,。這些信息可以是數(shù)值、參考地址等等,。例如,，功能碼告訴從機(jī)讀取寄存器的值，則數(shù)據(jù)區(qū)必需包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長度,。對于不同的從機(jī),，地址和數(shù)據(jù)信息都不相同,。

錯誤校驗碼：主機(jī)或從機(jī)可用校驗碼進(jìn)行判別接收信息是否出錯。有時,，由于電子噪聲或其它一些干擾,，信息在傳輸過程中會發(fā)生細(xì)微的變化，錯誤校驗碼保證了主機(jī)或從機(jī)對在傳送過程中出錯的信息不起作用,。這樣增加了系統(tǒng)的安全和效率,。錯誤校驗采用CRC-16校驗方法。

注：信息幀的格式都基本相同：地址碼,、功能碼,、數(shù)據(jù)區(qū)和錯誤校驗碼。

2．錯誤校驗

冗余循環(huán)碼（CRC）包含2個字節(jié),，即16位二進(jìn)制,。CRC碼由發(fā)送設(shè)備計算，放置于發(fā)送信息的尾部,。接收信息的設(shè)備再重新計算接收到信息的 CRC碼,，比較計算得到的CRC碼是否與接收到的相符，如果兩者不相符,，則表明出錯,。

在這些功能碼中較長使用的是1、2,、3,、4,、5、6號功能碼,，使用它們即可實現(xiàn)對下位機(jī)的數(shù)字量和模擬量的讀寫操作,。

1、01號命令,，讀可讀寫數(shù)字量寄存器（線圈狀態(tài)）：

計算機(jī)發(fā)送命令：[設(shè)備地址] [命令號01] [起始寄存器地址高8位] [低8位] [讀取的寄存器數(shù)高8位] [低8位] [CRC校驗的低8位] [CRC校驗的高8位]

例：[11][01][00][13][00][25][CRC低][CRC高]

意義如下：

<1>設(shè)備地址：在一個485線上可以掛接多個設(shè)備,，此處的設(shè)備地址表示想和哪一個設(shè)備通訊。例子中為想和17號(十進(jìn)制的17是十六進(jìn)制的11)通訊,。

<2>命令號01：讀取數(shù)字量的命令號固定為01,。

<3>起始地址高8位、低8位：表示想讀取的開關(guān)量的起始地址(起始地址為0),。比如例子中的起始地址為19,。

<4>寄存器數(shù)高8位、低8位：表示從起始地址開始讀多少個開關(guān)量,。例子中為37個開關(guān)量,。

<5>CRC校驗：是從開頭一直校驗到此之前。

設(shè)備響應(yīng)：[設(shè)備地址] [命令號01] [返回的字節(jié)個數(shù)][數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]...[數(shù)據(jù)n] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

例：[11][01][05][CD][6B][B2][0E][1B] [CRC高] [CRC低]

意義如下：

<1>設(shè)備地址和命令號和上面的相同,。

<2>返回的字節(jié)個數(shù)：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)個數(shù),，也就是數(shù)據(jù)1，2...n中的n的值,。

<3>數(shù)據(jù)1...n：由于每一個數(shù)據(jù)是一個8位的數(shù),，所以每一個數(shù)據(jù)表示8個開關(guān)量的值，每一位為0表示對應(yīng)的開關(guān)斷開,，為1表示閉合,。比如例子中，表示20號(索引號為19)開關(guān)閉合,，21號斷開,，22閉合，23閉合,，24斷開,，25斷開，26閉合,，27閉合...如果詢問的開關(guān)量不是8的整倍數(shù),，那么最后一個字節(jié)的高位部分無意義，置為0,。

<4>CRC校驗同上,。

2、05號命令,，寫數(shù)字量（線圈狀態(tài)）：

計算機(jī)發(fā)送命令：[設(shè)備地址] [命令號05] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [下置的數(shù)據(jù)高8位] [低8位] [CRC校驗的低8位] [CRC校驗的高8位]

例：[11][05][00][AC][FF][00][CRC高][CRC低]

意義如下：

<1>設(shè)備地址和上面的相同,。

<2>命令號:寫數(shù)字量的命令號固定為05,。

<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的開關(guān)的地址,。

<4>下置的數(shù)據(jù)高8位,，低8位：表明需要下置的開關(guān)量的狀態(tài)。例子中為把該開關(guān)閉合,。注意,，此處只可以是[FF][00]表示閉合[00][00]表示斷開，其他數(shù)值非法,。

<5>注意此命令一條只能下置一個開關(guān)量的狀態(tài),。

設(shè)備響應(yīng)：如果成功把計算機(jī)發(fā)送的命令原樣返回，否則不響應(yīng),。

3,、03號命令，讀可讀寫模擬量寄存器（保持寄存器）：

計算機(jī)發(fā)送命令：[設(shè)備地址] [命令號03] [起始寄存器地址高8位] [低8位] [讀取的寄存器數(shù)高8位] [低8位] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

例：[11][03][00][6B][00][03] [CRC高][CRC低]

意義如下：

<1>設(shè)備地址和上面的相同,。

<2>命令號:讀模擬量的命令號固定為03,。

<3>起始地址高8位、低8位：表示想讀取的模擬量的起始地址(起始地址為0),。比如例子中的起始地址為107,。

<4>寄存器數(shù)高8位、低8位：表示從起始地址開始讀多少個模擬量,。例子中為3個模擬量,。注意，在返回的信息中一個模擬量需要返回兩個字節(jié),。

設(shè)備響應(yīng)：[設(shè)備地址] [命令號03] [返回的字節(jié)個數(shù)][數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]...[數(shù)據(jù)n] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

例：[11][03][06][02][2B][00][00][00][64] [CRC高] [CRC低]

意義如下：

<1>設(shè)備地址和命令號和上面的相同,。

<2>返回的字節(jié)個數(shù)：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)個數(shù)，也就是數(shù)據(jù)1,，2...n中的n的值,。例子中返回了3個模擬量的數(shù)據(jù)，因為一個模擬量需要2個字節(jié)所以共6個字節(jié),。

<3>數(shù)據(jù)1...n：其中[數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]分別是第1個模擬量的高8位和低8位,，[數(shù)據(jù)3][數(shù)據(jù)4]是第2個模擬量的高8位和低8位，以此類推,。例子中返回的值分別是555,，0，100,。

<4>CRC校驗同上,。

4、06號命令,，寫單個模擬量寄存器（保持寄存器）：

計算機(jī)發(fā)送命令：[設(shè)備地址] [命令號06] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [下置的數(shù)據(jù)高8位] [低8位] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

意義如下：

<1>設(shè)備地址和上面的相同,。

<2>命令號:寫模擬量的命令號固定為06,。

<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的模擬量寄存器的地址,。

<4>下置的數(shù)據(jù)高8位，低8位：表明需要下置的模擬量數(shù)據(jù),。比如例子中就把1號寄存器的值設(shè)為3,。

<5>注意此命令一條只能下置一個模擬量的狀態(tài)。

設(shè)備響應(yīng)：如果成功把計算機(jī)發(fā)送的命令原樣返回,，否則不響應(yīng),。

5、16號命令,，寫多個模擬量寄存器（保持寄存器）：

計算機(jī)發(fā)送命令：[設(shè)備地址] [命令號16] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [數(shù)據(jù)數(shù)量高8位] [數(shù)據(jù)數(shù)量低8位] [下置的數(shù)據(jù)高8位] [低8位][……][……] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位]

例：[11][16][00][01][00][01][00][05] [CRC高] [CRC低]

意義如下：

<1>設(shè)備地址和上面的相同,。

<2>命令號:寫模擬量的命令號固定為16。

<3>需下置的寄存器地址高8位,，低8位：表明了需要下置的模擬量寄存器的地址,。

<4>需下置的數(shù)據(jù)數(shù)量高8位，低8位：表明了需要下置的數(shù)據(jù)數(shù)量,，這里為1,。

<5>下置的數(shù)據(jù)高8位，低8位：表明需要下置的模擬量數(shù)據(jù),。比如例子中就把1號寄存器的值設(shè)為5,。

設(shè)備響應(yīng)：如果成功把計算機(jī)返回的如下命令，否則不響應(yīng),。

設(shè)備響應(yīng)：[設(shè)備地址] [命令號16] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [數(shù)據(jù)數(shù)量高8位] [數(shù)據(jù)數(shù)量低8位] [CRC校驗的高8位] [CRC校驗的低8位],，如上例返回：

[11][16][00][01][00][01] [CRC高] [CRC低]