PI-MBUS-300
Modbus Protocol
1
第一章
Modbus 协议
□
□
介绍
Modbus
协议介绍
□
□
两种串行传输模式
□
□
信息帧
□
□
错误检查方法
Modbus Protocol
PI-MBUS-300
2
Modbus 协议介绍
协议介绍协议介绍
协议介绍
Modbus
可编程控制器之间可相互通讯，也可与不同网络上的其他设备进行通讯，支撑网络有
Modicon
的
Modbus
和
Modbus+
工业网络。网络信息存取可由控制器内置的端口，网络适配器以及
Modicon
提供的模块选件和网关等设备实现，对
OEM(
机械设备制造商
)
来说，
Modicon
可为合作伙伴提供现有的程序，可使
Modbus+
网络紧密地集成到他们的产品设计中去。
Modicon
的各种控制器使用的公共语言被称为
Modbus
协议，该协议定义了控制器能识别和使用的信息结构。当在
Modbus
网络上进行通讯时，协议能使每一台控制器知道它本身的设备地址，并识别对它寻址的数据，决定应起作用的类型，
取出包含在信息中的数据和资料等，控制器也可组织回答信息，并使用
Modbus
协议将此信息传送出去。
在其他网络上使用时，数据包和数据帧中也包含着
Modbus
协议。如，
Modbus+
或
MAP
网络控制器中有相应的应用程
序库和驱动程序，实现嵌入式
Modbus
协议信息与此网络中用子节点设备间通讯的特殊信息帧的数据转换。
该转换也可扩展，处理节点地址，路由，和每一个特殊网络的错误检查方法。如包含在
Modbus
协议中的设备地址，在
信息发送前就转换成节点地址，错误检查区也用于数据包，与每个网络的协议一致，最后一点是需用
Modbus
协议，写入嵌
入的信息，定义应处理的动作。
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3
图
1
说明了采用不同通讯技术的多层网络中设备的互连方法。在信息交换中，嵌入到每个网络数据包中的
Modbus
协议，
提供了设备间能够交换数据的公共的语言。
图
图图
图
1
：
：：
：
Modbus
协议应用示意图
协议应用示意图协议应用示意图
协议应用示意图
* MB+
为
Modbus
主处理器
4
个
Modus
设备或网络
编程器
编程器
(
去
MB+)
S980(
去
MAP)
AT/HC-984
和
HOST/MMHI
AT/HC-984
和
HOST/MMHI
984A/B
和
S985
Modbus Protocol
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4
Modbus 上的数据传输
Modicon
控制器上的标准
Modbus
端口是使用一个
RS-232
兼容的串行接口，定义了连接器，接线电缆，信号等级，传
输波特率，和奇偶校验，控制器可直接或通过调制解调器
(
以后简称
Modems)
接入总线
(
网络
)
。控制器通讯使用主从技术，
即主机能起动数据传输，称查询。而其它设备
(
从机
)
应返回对查询作出的响应，或处理查询所要求的动作。典应的主机设备
应包括主处理器和编程器。典应的从机包括可编程控制器。
主机可对各从机寻址，发出广播信息，从机返回信息作为对查询的响应。从机对于主机的广播查询，无响应返回
Modbus
协议报据设备地址，请求功能代码，发送数据，错误校验码，建立了主机查询格式，从机的响应信息也用
Modbus
协议组织，
它包括确认动作的代码，返回数据和错误校验码。若在接收信息时出现一个错误或从机不能执行要求的动作时，从机会组
织一个错误信息。并向主机发送作为响应。
在其它总线上传输数据
在其它总线上传输数据在其它总线上传输数据
在其它总线上传输数据
除标准的
Modbus
功能外，有些
Modcon
控制器内置端口或总线适配器，在
Modbus+
总线上实现通讯或使用网络适配器，
在
MAP
网络上通讯。
在这些总线上，控制器间采用对等的技术进行通讯，即任意一个控制器可向其它控制器启动数据传送。因此，一台控
制器既可作为从机，也可作为主机，
常
提供多
重
的内
部
通道，
允许
并
列
处理主机和从机传输数据
在信息级，
尽管
网络通讯方法是对等的，
但
Modbus
协议
仍
采用主从方式，若一台控制器作为主机设备发送一个信息，
则
可
从一台从机设备返回一个响应，类
似
，当一台控制器接
受
信息时，它就组织一个从机设备的响应信息，并返回
至原
发送信
息的控制器。
查询响应周期
查询响应周期查询响应周期
查询响应周期：
：：
：
图
图图
图
2
：
：：
：主从查询响应周期
主从查询响应周期主从查询响应周期
主从查询响应周期
查询
查询查询
查询：
：：
：
查询中的功能代码为被寻址的从机设备应执行的动作类型。数据
字
节中包含从机
须
执行功能的各
附加
信息，如功能代
码
03
将查询从机，并
读保持寄
存器。并用
寄
存器的内容作响应。该数据区
必须
含有
告
之从机
读
取
寄
存器的起
始
地址及数
量
，
错误校验区的一些信息，为从机提供一种校验方法，以
保证
信息内容的
完整性
。
响应
响应响应
响应：
：：
：
从机
正常
响应时，响应功能码是查询功能码的应答，数据
字
节包含从机采集的数据，如
寄
存器
值
或
状态
。如出现错误，
则修改
功能码，
指
明为错误响应。并在数据
字
节中含有一个代码，来说明错误，错误检查区
允许
主机确认有
效
的信息内容。
主机查询信息
主机查询信息主机查询信息
主机查询信息
设备地址
功能代码
8
位
数据字节
错误校验
设备地址
功能代码
8
位
数据字节
错误校验
从机响应信息
从机响应信息从机响应信息
从机响应信息
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5
两种串行传输模式
控制器可使用
ASCII
或
RTU
通讯模式，在标准
Modbus
上通讯。在配置每台控制器时，用
户须
选
择
通讯模式以及串行
口的通讯
参
数。
(
波特率，奇偶校验等
)
，在
Modbus
总线上的所有设备应
具
有相同的通讯模式和串行通讯
参
数。
选
择
ASCII
或
RTU
模式用于标准的
Modbus
总线。它定义了总线上串行传输信息区的
“位”
的含义，决定信息
打
包及
解码方法。
如在
MAP
和
Modbus+
总线上时，
Modbus
信息以帧的方式出现，并与串行传输无关，如请求
读保持寄
存器可以在
Modbus+
上的两个控制器之间处理，而与使用的控制器的
Modbus
端口无关。
ASCII
模式
当控制器以
ASCII
模式在
Modbus
总线上进行通讯时，一个信息中的每
8
位字
节作为
2
个
ASCII
字符
传输的，这种模
式的主要
优
点是
允许字符
之间的时间间
隔长达
IS
，也不会出现错误。
ASCII
码每一个
字
节的格式
：
编码
系统：
16
进制，
ASCII
字符
0-9,A-F 1
个
16
进制
数据
位：
1
起
始位
7
位
数据，
低位先
送
奇
/
偶校验时
1
位；
无奇偶校验时
0
位
（
LRC
）
1
位带
校验
1
停止位；
无校验
2
止位
错误校验区
：
纵
向
冗余
校验
RTU
模式
模式模式
模式
控制器以
RTU
模式在
Modbus
总线上进行通讯时，信息中的每
8
位字
节
分
成
2
个
4
位
16
进制的
字符
，该模式的主要
优
点是在相同波特率
下
其传输的
字符
的密
度高
于
ASCII
模式，每个信息
必须
连
续
传输。
RTU
模式中每个
字
节的格式
：
编码
系统：
8
位二
进制，
十六
进制
0-9
，
A-F
数据
位：
1
起
始位
8
位
数据，
低位先
送
奇
/
偶校验时
1
位；
无奇偶校验时
0
位
停止位
1
位
(
带
校验
);
停止位
2
位
(
无校验
)
带
校验时
1
位停止位；
无校验时
2
位停止位
错误校验区
：循环冗余
校验
(CRC)
Modbus 信息帧
何论
是
ASCII
模式
还
是
RTU
模式，
Modbus
信息以帧的方式传输，每帧有确定的起
始
点和结
束
点，使接收设备在信息
的起点
开始读
地址，并确定要寻址的设备
(
广播时对
全部
设备
)
，以及信息传输的结
束
时间。可检
测部分
信息，错误可作为
一种结
果
设定。
对
MAP
或
Modbus+
协议可对信息帧的起
始
和结
束
点标
记
进行处理，也可
管
理发送
至目
的地的信息，此时，信息传输中
Modbus
数据帧内的
目
的地址
已
无关紧要，因为
Modbus+
地址
已
由发送
者
或它的网络适配器
把
它转换成网络节点地址和路由。
ASCII
帧
帧帧
帧
在
ASCII
模式中，以
(:)
号
(ASCII3AH)
表示
信息
开始
，以回
撤
一换行
键
(CRLF) (ASCII OD
和
OAH)
表示
信息结
束
。
对其它的区，
允许
发送的
字符
为
16
进制
字符
0-9,A-F
。网络中设备连
续
检
测
并接收一个
冒
号
(:)
时，每台设备对地址区解
码，
找
出要寻址的设备。
字符
之间的最
大
间
隔
为
1S,
若
大
于
1S
，
则
接收设备认为出现了一个错误。
典型的信息帧
见下表
开始
地址
功能
数据
纵向冗余
检查
结束
1
字符
2
字符
2
字符
n
字符
2
字符
2
字符
