Modbus是工业设备通讯中使用最多,应用最广的一种协议,是Modicon公司(现在的施耐德电气 Schneider Electric)于1979年为使用可编程逻辑控制器(PLC)通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准(De facto),并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。 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。
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信(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。
功能类型 | 功能描述 |
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设备地址 | 对应通讯设备设定的1-247的任意一个数字地址号。 |
功能码 | 0x01: 读线圈寄存器 0x02: 读离散输入寄存器 0x03: 读保持寄存器 0x04: 读输入寄存器 0x05: 写单个线圈寄存器 0x06: 写单个保持寄存器 0x0f: 写多个线圈寄存器 0x10: 写多个保持寄存器 |
起始地址 | 数据在通讯设备中的寄存器地址的开始位置编号,一般由设备厂家提供。 |
寄存器 | Modbus协议中表示数据存储的一个计量单位,1个线圈寄存器是1bit,1个保持寄存器是16bit |
数据类型 | 在寄存器中的存储数据的解码类型,由设备厂家决定,数据解码时需要严格按照设备厂家提供的解码规则处理 |
CRC校验 | 经过CRC校验算法后,添加CRC计算的值在协议传输帧的最后面,主要是防止串口误码导致数据错误。 |
寄存器类型 | 寄存器描述 |
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线圈寄存器 | 可以类比为开关量,每一个bit都对应一个信号的开关状态。所以一个byte就可以同时控制8路的信号。比如控制外部8路io的高低。 线圈寄存器支持读也支持写,写在功能码里面又分为写单个线圈寄存器和写多个线圈寄存器。对应上面的功能码也就是:0x01 0x05 0x0f |
离散输入寄存器 | 离散输入寄存器就相当于线圈寄存器的只读模式,他也是每个bit表示一个开关量,而他的开关量只能读取输入的开关信号,是不能够写的。 比如我读取外部按键的按下还是松开。所以功能码也简单就一个读的 0x02 |
保持寄存器 | 这个寄存器的单位不再是bit而是两个byte,也就是可以存放具体的数据量的,并且是可读写的。 比如我我设置时间年月日,不但可以写也可以读出来现在的时间。写也分为单个写和多个写,所以功能码有对应的三个:0x03 0x06 0x10 |
输入寄存器 | 这个和保持寄存器类似,但是也是只支持读而不能写。一个寄存器也是占据两个byte的空间。 类比我我通过读取输入寄存器获取现在的AD采集值。对应的功能码也就一个 0x04 |
PLC地址可以理解为协议地址的变种,在触摸屏和PLC编程中应用较为广泛。
1. 寄存器PLC地址
寄存器PLC地址指存放于控制器中的地址,这些控制器可以是PLC,也可以使触摸屏,或是文本显示器。PLC地址一般采用10进制描述,共有5位,其中第一位代码寄存器类型。第一位数字和寄存器类型的对应关系参考寄存器地址分配 。PLC地址例如40001、30002等。
2. 寄存器协议地址
寄存器协议地址指指通信时使用的寄存器地址,例如PLC地址40001对应寻址地址0x0000,40002对应寻址地址0x0001,寄存器寻址地址一般使用16进制描述。再如,PLC寄存器地址40003对应协议地址0x0002,PLC寄存器地址30003对应协议地址0x0002,虽然两个PLC寄存器通信时使用相同的地址,但是需要使用不同的命令访问,所以访问时不存在冲突。