MODBUS協(xié)議(功能碼報文解析)

1、Modbus是一種串行通信協(xié)議，是于1979年，為使用可編程邏輯 控制器(PL。而發(fā)表的。事實上，它已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議， 并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間相當(dāng)常用的連接方式。Modbus比其他通信協(xié)議使用的更廣泛的主要原因有：公開發(fā)表并且無版稅要求相對容易的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)部署對供應(yīng)商來說，修改移動原生的位或字節(jié)沒有很多限制Modbus允許多個設(shè)備連接在同一個網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，舉個例子， 一個由測量溫度和濕度的裝置，并且將結(jié)果發(fā)送給計算機(jī)。在數(shù)據(jù)采 集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA中，Modbus通常用來連接監(jiān)控計算機(jī)和 remote terminal unit (RTU) 。Modbus協(xié)議目前存在用于串

2、口、以太網(wǎng)以及其他支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié) 議的網(wǎng)絡(luò)的版本。大多數(shù)Modbus設(shè)備通信通過串口物理層進(jìn)行。對于串行連接，存在兩個變種，它們在數(shù)值數(shù)據(jù)表示不同和協(xié)議 細(xì)節(jié)上略有不同。Modbus RTUM一種緊湊的，采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù) 的方式，Modbus ASCII是一種人類可讀的，冗長的表示方式。這兩 個變種都使用串行通訊(serial communication )方式。RTU#式后 續(xù)的命令/數(shù)據(jù)帶有的校驗和，而ASCII格式采用縱向冗余校驗的校 驗和。被配置為RTU種的節(jié)點不會和設(shè)置為ASCII變種的節(jié)點通信， 反之亦然。對于通過（例如）的連接，存在多個Modbus/TC嚏種，這種方式不需要校驗和

3、的計算。對于所有的這三種通信協(xié)議在數(shù)據(jù)模型和功能調(diào)用上都是相同 的，只有封裝方式是不同的。Modbus有一個擴(kuò)展版本 Modbus Plus（Modbus+或者M(jìn)B+）,不過 此協(xié)定是Modicon專有的，和Modbus不同。它需要一個專門的協(xié)處 理器來處理類似的高速令牌旋轉(zhuǎn)。它使用1Mbit/s的，并且每個節(jié)點都有轉(zhuǎn)換隔離裝置，是一種采用轉(zhuǎn)換/邊緣觸發(fā)而不是電壓/水平觸 發(fā)的裝置。連接Modbus Plus到計算機(jī)需要特別的接口，通常是支持 ISA （SA85 ,PCI 或者 PCMCIA、線的板卡。Modbus協(xié)議是一個 master/slave 架構(gòu)的協(xié)議。有一個節(jié)點是 master節(jié)點

4、，其他使用Modbus協(xié)議參與通信的節(jié)點是 slave 節(jié)點。 每一個slave設(shè)備都有一個唯一的地址。在串行和 MB網(wǎng)絡(luò)中，只 有被指定為主節(jié)點的節(jié)點可以啟動一個命令（在以太網(wǎng)上，任何一個 設(shè)備都能發(fā)送一個Modbu腌令，但是通常也只有一個主節(jié)點設(shè)備啟 動指令）。一個ModBu喻令包含了打算執(zhí)行的設(shè)備的 Modbus地址。所有設(shè) 備都會收到命令，但只有指定位置的設(shè)備會執(zhí)行及回應(yīng)指令（地址 0例外，指定地址0的指令是廣播指令，所有收到指令的設(shè)備都會 執(zhí)行，不過不回應(yīng)指令）。所有的 Modbu輸令包含了檢查碼，以確 定到達(dá)的命令沒有被破壞。基本的 ModBu喻令能指令一個RTU!變它的寄存器的某

5、個值，控制或者讀取一個I/O端口，以及指揮設(shè)備回 送一個或者多個其寄存器中的數(shù)據(jù)。有許多modem和網(wǎng)關(guān)支持Modbus協(xié)議，因為Modbus協(xié)議很簡 單而且容易復(fù)制。它們當(dāng)中一些為這個協(xié)議特別設(shè)計的。有使用有線、 無線通信甚至短消息和 GPRS勺不同實現(xiàn)。不過設(shè)計者需要克服一些 包括高延遲和時序的問題。MODBUS信過程如下圖MODBUS RTU文格式起始位設(shè)備地功能代址碼數(shù)據(jù)CRCK 驗結(jié)束符T1-T2-T3-T48Bit8Bitn 個 8Bit16BitT1-T2-T3-T4MODBUS ASCI報文格式起始位設(shè)心地功能代碼數(shù)據(jù)LRC校結(jié)束符址驗1個字符 2 r子2個字符n個字符2 r子

6、 2個字符MODBUS TCP 文2字節(jié)一股為0一般為0高字節(jié)在也就是設(shè)1個字符n個字符交互標(biāo)識協(xié)議標(biāo)識報文長度設(shè)備標(biāo)識功能代碼 數(shù)據(jù)備地址實際上MODBUS RTU ASCII的內(nèi)容是完全相同的，不同的的 AS CII方式用“：”標(biāo)識幀起始，用“ CR LF'標(biāo)識幀結(jié)束。校驗采用L RG把RTU幀中一個字節(jié)白內(nèi)容換成了 2個ASCII字符。比如在RTU 方式下設(shè)備地址01只有一個字節(jié)，在ASCII方式下轉(zhuǎn)換成字符串“0 1” （16進(jìn)制的 30 31 ）。MODBUS TCP的設(shè)備標(biāo)識，功能碼等與MODBUS RTU同，可以 認(rèn)為是在MODBUS RTU±的前邊加了一個頭，

7、去掉了 CRCK驗這個 尾。MODBUS議定義了 4種基本數(shù)據(jù)類型：可讀寫位數(shù)據(jù)，只讀位 數(shù)據(jù)，只讀16位數(shù)據(jù)，可讀寫16位數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)分別被稱為線圈 狀態(tài)，輸入狀態(tài)，輸入寄存器，保持寄存器。功能 碼010203040506070809101112131415MODBUS議中定義的這些數(shù)據(jù)都是一個從地址 1開始的數(shù)組,訪問時需要指明從哪個地址開始訪問，訪問多少個數(shù)據(jù)。下表是 MODBUS勺功能碼。ModBus能碼名稱讀取線圈狀態(tài) 讀取輸入狀態(tài)讀取保持寄存器讀取輸入寄存器強(qiáng)置單線圈預(yù)置單寄存器讀取異常狀態(tài)回送診斷校驗編程（只用于484）控詢（只用于484）讀取事件計數(shù)讀取通信事件記錄編程（18

8、4/384 484584）探詢（184/384 484584）強(qiáng)置多線圈作用取得一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF）取得一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF）在一個或多個保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制 值在一個或多個輸入寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制 值強(qiáng)置一個邏輯線圈的通斷狀態(tài)把具體二進(jìn)值裝入一個保持寄存器取得8個內(nèi)部線圈的通斷狀態(tài)，這8個線圈的 地址由控制器決定，用戶邏輯可以將這些線圈 定義，以說明從機(jī)狀態(tài)，短報文適宜于迅速讀 取狀態(tài)把診斷校驗報文送從機(jī)，以對通信處理進(jìn)行評 鑒使主機(jī)模擬編程器作用，修改 PC從機(jī)邏輯 可使主機(jī)與一臺正在執(zhí)行長程序任務(wù)從機(jī)通 信，探詢該從機(jī)是否已完成其操作任務(wù)，僅

9、在 含有功能碼9的報文發(fā)送后，本功能碼才發(fā)送 可使主機(jī)發(fā)出單詢問，并隨即判定操作是否成 功，尤其是該命令或其他應(yīng)答產(chǎn)生通信錯誤時 可是主機(jī)檢索每臺從機(jī)的ModBu郵務(wù)處理通 信事件記錄。如果某項事務(wù)處理完成，記錄會 給出有關(guān)錯誤可使主機(jī)模擬編程器功能修改 PC從機(jī)邏輯可使主機(jī)與正在執(zhí)行任務(wù)的從機(jī)通信，定期控 詢該從機(jī)是否已完成其程序操作，僅在含有功 能13的報文發(fā)送后，本功能碼才得發(fā)送強(qiáng)置一審連續(xù)邏輯線圈的通斷16預(yù)置多寄存器17報告從機(jī)標(biāo)識18(884 和 MICRO 8419重置通信鏈路把具體的二進(jìn)制值裝入一串連續(xù)的保持寄存器可使主機(jī)判斷編址從機(jī)的類型及該從機(jī)運行指 示燈的狀態(tài)可使主機(jī)模擬

10、編程功能，修改 PC狀態(tài)邏輯發(fā)生非可修改錯誤后，是從機(jī)復(fù)位于已知狀態(tài), 可重置順序字節(jié)202122646572讀取通用參數(shù)(584L)寫入通用參數(shù)(584L)保留作擴(kuò)展功能備 用保留以備用戶功能 所用顯示擴(kuò)展存儲器文件中的數(shù)據(jù)信息把通用參數(shù)寫入擴(kuò)展存儲文件，或修改之留作用戶功能的擴(kuò)展編碼73119非法功能120127保留留作內(nèi)部作用128255保留用于異常應(yīng)答各個功能碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型代碼功能數(shù)據(jù)類型01讀位02讀位03讀16位整型04讀16位整型05寫位06寫整16位整型15寫位16寫整16位整型MODBUS議相當(dāng)復(fù)雜，但是常用的命令也就簡單的幾個，01, 02, 03, 04, 05, 06

11、, 15, 16 號命令。各個命令的功能和報文如下：01命令 讀取線圈狀態(tài) MODBU弛址00001N 二讀取數(shù)量/8如果余數(shù)不為0則N=N+1錯誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X01+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)(hex)域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼01功能碼01起始地址圖（字節(jié)）00字節(jié)計數(shù)03起始地址低（字節(jié)）1327 (h)20狀態(tài)CD讀取數(shù)量高（字節(jié)）0035 (h)28狀態(tài)6B讀取數(shù)量低（字節(jié)）1338 (h)36狀態(tài)0502命令 讀取輸入狀態(tài) MODBU弛址10001MODBUS請求功能碼1 BYTE0X02起始地址

12、2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 2000(0X7D0)MODBUS響應(yīng)功能碼1BYTE0X02字節(jié)計數(shù)1BYTEN輸入狀態(tài)nBYTEn =N or N+1N 二讀取數(shù)量/8如果余數(shù)不為0則N=N+1錯誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X02+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)(hex)域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼02功能碼02起始地址圖（字節(jié)）00字節(jié)計數(shù)03起始地址低（字節(jié)）C4204(h)197狀態(tài)AC讀取數(shù)量高（字節(jié)）00212(h)205狀態(tài)DB讀取數(shù)量低（字節(jié)）16218(h)213狀態(tài)

13、3503讀保持寄存器 MODBUS地址40001MODBUS請求功能碼1 BYTE0X03起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 125(0X7D)MODBUS響應(yīng)功能碼1BYTE0X03字節(jié)計數(shù)1BYTEN*2輸入狀態(tài)N*2BYTE錯誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X03+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)(hex)域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼03功能碼03起始地址圖（字節(jié)）00字節(jié)計數(shù)06起始地址低（字節(jié)）6B寄存器高（108）02讀取數(shù)量高（字節(jié)）00寄存器低（108）2B讀取數(shù)量低（字節(jié)

14、）03寄存器高（109）00寄存器低（109）00寄存器高（110）00寄存器低（110）6404輸入寄存器MODBUJSfe址30001MODBUS請求功能碼1 BYTE0X04起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 125(0X7D)MODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTE0X04字節(jié)計數(shù)1 BYTEN*2輸入狀態(tài)N*2 BYTE錯誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X04+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)(hex)域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼04功能碼04起始地址圖（字節(jié)）00字節(jié)計數(shù)02起始地址

15、低（字節(jié)）08輸入寄存器高（9）00讀取數(shù)量高（字節(jié)）00輸入寄存器低（9）0A讀取數(shù)量低（字節(jié)）0105 設(shè)置單個繼電器狀態(tài)MODBUS請求功能碼1 BYTE0X05設(shè)置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTE0x0000 OR 0XFF000x0000釋放繼電器0xff00 吸合繼電器MODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTE0X05設(shè)置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTE0x0000 OR 0XFF00錯誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X05+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例（吸合6號繼電器）

16、請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)(hex)域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼05功能碼05設(shè)置地址高（字節(jié)）00設(shè)置地址高（字節(jié)）00設(shè)置地址低（字節(jié)）05設(shè)置地址低（字節(jié)）05設(shè)置內(nèi)容高（字節(jié)）FF設(shè)置內(nèi)容高（字節(jié)）FF設(shè)置內(nèi)容低（字節(jié)）00設(shè)置內(nèi)容低（字節(jié)）FF06 設(shè)置單個保持寄存器MODBUS請求功能碼1 BYTE0X06設(shè)置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTE0x0000 to 0XFF00MODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTE0X06設(shè)置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置內(nèi)容2 BYTE0x0000 to 0XFF00錯誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X06+ 0

17、X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例設(shè)置9號保持寄存器內(nèi)容為25請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)(hex)域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼06功能碼06設(shè)置地址高（字節(jié)）00設(shè)置地址高（字節(jié)）00設(shè)置地址低（字節(jié)）08設(shè)置地址低（字節(jié)）08設(shè)置內(nèi)容高（字節(jié)）00設(shè)置內(nèi)容高（字節(jié)）00設(shè)置內(nèi)容低（字節(jié)）19設(shè)置內(nèi)容低（字節(jié)）1915設(shè)置多個繼電器狀態(tài)MODBUS請求功能碼1 BYTE0X0F設(shè)置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置長度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0字節(jié)計數(shù)1 BYTEN設(shè)置內(nèi)容N BYTEMODBUS響應(yīng)功能碼1 BYTE0X

18、0F設(shè)置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置長度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0錯誤響應(yīng)功能碼1 BYTE0X0F+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例設(shè)置繼電器請求響應(yīng)域名稱數(shù)據(jù)(hex)域名稱數(shù)據(jù)（hex）功能碼0F功能碼0F設(shè)置地址高（字節(jié)）00設(shè)置地址高（字節(jié)）00設(shè)置地址低（字節(jié)）13設(shè)置地址低（字節(jié)）13設(shè)置數(shù)量高（字節(jié)）00設(shè)置數(shù)量高（字節(jié)）00設(shè)置數(shù)量低（字節(jié)）0A設(shè)置數(shù)量低（字節(jié)）0A字節(jié)計數(shù)02設(shè)置內(nèi)容高（字節(jié)）CD設(shè)置內(nèi)容低（字節(jié)）0116設(shè)置多個保持寄存器MODBUS請求功能碼1 BYTE0X10設(shè)置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設(shè)置長度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0字節(jié)計數(shù)1 BYTEN*2設(shè)置內(nèi)容N*2 BYTEMODBUS響應(yīng)功能碼1