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基本教程,让您更加容易理解modbus,这是本人从百度上下的。适合未入门的看
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Modbus 通信协议
一、Modbus 协议简介
Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之
间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标
准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。
此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通
信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程,如果回应来自其它设备的请求,以及
怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。
当在一 Modbus
网络上通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址 ,
识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反馈信息并
用 Modbus 协议发出。在其它网络上,包含了 Modbus 协议的消息转换为在此网络上使
用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的
方法。
1、在 Modbus 网络上转输
标准的 Modbus 口是使用一 RS-232C 兼容串行接口,它定义了连接口的针脚、电
缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由 Modem 组网。
控制器通信使用主—从技术,即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其它
设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。典型的主设备:主机和可编程
仪表。典型的从设备:可编程控制器。
主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信,
从设备返回一消息作为回应,如果是以广播方式查询的,则不作任何回应。Modbus 协议
建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误
检测域。
从设备回应消息也由 Modbus 协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、
和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或从设备不能执行其命令,从设备
将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。
2、在其它类型网络上转输
在其它网络上,控制器使用对等技术通信,故任何控制都能初始和其它控制器的通
信。这样在单独的通信过程中,控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部
通道可允许同时发生的传输进程。
在消息位,Modbus 协议仍提供了主—从原则,尽管网络通信方法是“对等”。如果一
控制器发送一消息,它只是作为主设备,并期望从从设备得到回应。同样,当控制器接收
到一消息,它将建立一从设备回应格式并返回给发送的控制器。
3、查询—回应周期
(1)查询
查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备
要执行功能的任何附加信息。例如功能代码 03 是要求从设备读保持寄存器并返回它们的
内容。数据段必须包含要告之从设备的信息:从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错
误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。
(2)回应
如果从设备产生一正常的回应,在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代
码的回应。数据段包括了从设备收集的数据:象寄存器值或状态。如果有错误发生,功能
代码将被修改以用于指出回应消息是错误的,同时数据段包含了描述此错误信息的代码。
错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。
二、两种传输方式
控制器能设置为两种传输模式( ASCII
或
RTU ) 中的任何一种在标准的 Modbus 网
络通信。用户选择想要的模式,包括串口通信参数(波特率、校验方式等),在配置每个
控制器的时候,在一个
Modbus
网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数 。
ASCII 模式
:
地
址
功能代
码
数据数
量
数据 1
...
数据
n
LRC 高字
节
LRC 低字
节
回车 换行
RTU 模式
地址
功能代
码
数据数
量
数据 1
...
数据 n
CRC 低字
节
CRC 高字
节
所选的 ASCII 或 RTU 方式仅适用于标准的 Modbus 网络,它定义了在这些网络上连
续传输的消息段的每一位,以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。
在其它网络上(象 MAP 和 Modbus Plus)Modbus 消息被转成与串行传输无关的
帧。
1、ASCII
模式
当控制器设为在
Modbus
网络上以
ASCII (美国标准信息交换代码)模式通信,在
消息中的每个
8Bit
字节都作为两个
ASCII
字符发送。这种方式的主要优点是字符发送的时
间间隔可达到
1
秒而不产生错误。
代码系统
十六进制,ASCII 字符 0...9,A...F
消息中的每个 ASCII 字符都是一个十六进制字符组成
每个字节的位
1 个起始位
7 个数据位,最小的有效位先发送
1 个奇偶校验位,无校验则无
1
个停止位(有校验时), 2
个
Bit (无校验时)
错误检测域
LRC(纵向冗长检测)
2 、 RTU
模式
当控制器设为在 Modbus 网络上以 RTU(远程终端单元)模式通信,在消息中的每
个
8Bit
字节包含两个
4Bit
的十六进制字符 。这种方式的主要优点是:在同样的波特率下 ,
可比
ASCII
方式传送更多的数据。
代码系统
8 位二进制,十六进制数 0...9,A...F
消息中的每个 8 位域都是一个两个十六进制字符组成
每个字节的位
1 个起始位
8 个数据位,最小的有效位先发送
1 个奇偶校验位,无校验则无
1 个停止位(有校验时),2 个 Bit(无校验时)
错误检测域
CRC(循环冗长检测)
三、Modbus
消息帧
两种传输模式中(ASCII 或 RTU),传输设备以将 Modbus 消息转为有起点和终点
的帧,这就允许接收的设备在消息起始处开始工作,读地址分配信息,判断哪一个设备被
选中(广播方式则传给所有设备),判知何时信息已完成。部分的消息也能侦测到并且错
误能设置为返回结果。
1 、 ASCII
帧
使用
ASCII
模式,消息以冒号( :)字符( ASCII
码 3AH )开始,以回车换行符结束
( ASCII
码 0DH,0AH )。
其它域可以使用的传输字符是十六进制的 0...9,A...F。网络上的设备不断侦测“:”字
符,当有一个冒号接收到时,每个设备都解码下个域(地址域)来判断是否发给自己的。
消息中字符间发送的时间间隔最长不能超过
1
秒 ,否则接收的设备将认为传输错误 。
一个典型消息帧如下所示:
起始位
设备地
址
功能代码 数据 LRC 校验 结束符
1 个字符 2 个字符 2 个字符 n 个字符 2 个字符 2 个字符
图 2 ASCII 消息帧
2、RTU 帧
使用
RTU
模式,消息发送至少要以
3.5
个字符时间的停顿间隔开始 。在网络波特率
下多样的字符时间,这是最容易实现的(如下图的 T1-T2-T3-T4 所示)。传输的第一个域是
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Iverson269837846
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