保護(hù)裝置Modbus規(guī)約

Modbus-RTU規(guī)約1、概述 32、功能碼說(shuō)明 52.1、1（0x01）讀線圈（位格式） 52.2、2（0x02）離散量輸入（位格式） 62.3、3（0x03）讀保持寄存器（16位字） 72.4、4（0x04）讀輸入寄存器（16位字） 82.5、5（0x05）寫單個(gè)線圈（位格式） 92.6、6（0x06）寫單個(gè)寄存器（16位字） 102.7、16（0x10）寫多個(gè)寄存器（16位字） 103、數(shù)據(jù)的傳送 113.1、線圈的定義 113.2、離散量的定義 123.3、保持寄存器的定義 123.4、輸入寄存器的定義 13

1、概述 Modbus串行鏈路協(xié)議是一個(gè)主-從協(xié)議。在同一時(shí)刻，只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)連接于總線，一個(gè)或多個(gè)子節(jié)點(diǎn)(最大編號(hào)為247)連接于同一個(gè)串行總線。Modbus通信總是由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起。子節(jié)點(diǎn)在沒有收到來(lái)自主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求時(shí)，從不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)。子節(jié)點(diǎn)之間從不會(huì)互相通信。主節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻只會(huì)發(fā)起一個(gè)Modbus事務(wù)處理。 主節(jié)點(diǎn)以兩種模式對(duì)子節(jié)點(diǎn)發(fā)出Modbus請(qǐng)求: 在單播模式，主節(jié)點(diǎn)以特定地址訪問某個(gè)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)接到并處理完請(qǐng)求后，子節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)報(bào)文(一個(gè)'應(yīng)答')。在這種模式，一個(gè)Modbus事務(wù)處理包含2個(gè)報(bào)文：一個(gè)來(lái)自主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求，一個(gè)來(lái)自子節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答。每個(gè)子節(jié)點(diǎn)必須有唯一的地址(1到247)，這樣才能區(qū)別于其它節(jié)點(diǎn)被獨(dú)立的尋址。在廣播模式，主節(jié)點(diǎn)向所有的子節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求。對(duì)于主節(jié)點(diǎn)廣播的請(qǐng)求沒有應(yīng)答返回。廣播請(qǐng)求一般用于寫命令。所有設(shè)備必須接受廣播模式的寫功能。地址0是專門用于表示廣播數(shù)據(jù)的。 Modbus尋址空間有256個(gè)不同地址。01~247248~255廣播地址子節(jié)點(diǎn)單獨(dú)地址保留地址0保留為廣播地址。所有的子節(jié)點(diǎn)必須識(shí)別廣播地址。Modbus主節(jié)點(diǎn)沒有地址，只有子節(jié)點(diǎn)必須有一個(gè)地址。該地址必須在Modbus串行總線上唯一。MODBUS協(xié)議定義了一個(gè)與基礎(chǔ)通信層無(wú)關(guān)的簡(jiǎn)單協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的MODBUS協(xié)議映射能夠在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU）上引入一些附加域。 圖1.1.1串行鏈路上的Modbus幀數(shù)據(jù)編碼：MODBUS使用一個(gè)‘big-Endian’表示地址和數(shù)據(jù)項(xiàng)。這意味著當(dāng)發(fā)射多個(gè)字節(jié)時(shí)，首先發(fā)送最高有效位。例如：寄存器大小值16–比特0x1234發(fā)送的第一字節(jié)為0x12然后0x34裝置采用RTU（RemoteTerminalUnit）傳輸模式。RTU模式每個(gè)字節(jié)(11位)的格式為:編碼系統(tǒng): 8–位二進(jìn)制 報(bào)文中每個(gè)8位字節(jié)含有兩個(gè)4位十六進(jìn)制字符(0–9，A–F)BitsperByte: 1起始位 8數(shù)據(jù)位，首先發(fā)送最低有效位 1位作為奇偶校驗(yàn) 1停止位偶校驗(yàn)是要求的，其它模式(奇校驗(yàn)，無(wú)校驗(yàn))也可以使用。為了保證與其它產(chǎn)品的最大兼容性，同時(shí)支持無(wú)校驗(yàn)?zāi)Ｊ绞墙ㄗh的。默認(rèn)校驗(yàn)?zāi)Ｊ侥Ｊ奖仨殲榕夹ｒ?yàn)。注:使用無(wú)校驗(yàn)要求2個(gè)停止位。幀檢驗(yàn)域: 循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)幀描述:圖1.1.2 RTU報(bào)文幀ModbusRTU幀最大為256字節(jié)。MODBUS事務(wù)處理的定義：下列狀態(tài)圖描述了在服務(wù)器側(cè)MODBUS事務(wù)處理的一般處理過程。圖1.1.3MODBUS事務(wù)處理的狀態(tài)圖一旦服務(wù)器處理請(qǐng)求，使用合適的MODBUS服務(wù)器事務(wù)建立MODBUS響應(yīng)。根據(jù)處理結(jié)果，可以建立兩種類型響應(yīng)：一個(gè)正MODBUS響應(yīng)：響應(yīng)功能碼=請(qǐng)求功能碼一個(gè)MODBUS異常響應(yīng)：用來(lái)為客戶機(jī)提供處理過程中與被發(fā)現(xiàn)的差錯(cuò)相關(guān)的信息；響應(yīng)功能碼=請(qǐng)求功能碼+0x80；提供一個(gè)異常碼來(lái)指示差錯(cuò)原因。MODBUS以一系列具有不同特征表格上的數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)。四個(gè)基本表格為：基本表格對(duì)象類型訪問類型內(nèi)容離散量輸入單個(gè)比特只讀I/O系統(tǒng)提供這種類型數(shù)據(jù)線圈單個(gè)比特讀寫通過應(yīng)用程序改變這種類型數(shù)據(jù)輸入寄存器16-比特字只讀I/O系統(tǒng)提供這種類型數(shù)據(jù)保持寄存器16-比特字讀寫通過應(yīng)用程序改變這種類型數(shù)據(jù)2、功能碼說(shuō)明 本裝置使用的功能碼：功能碼碼子碼（十六進(jìn)制）數(shù)據(jù)訪問物理離散量輸入讀輸入離散量0202內(nèi)部比特讀線圈0101比特訪問或物理線圈寫單個(gè)線圈0505輸入存儲(chǔ)器讀輸入寄存器0404讀多個(gè)寄存器030316比特訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器寫單個(gè)寄存器0606或?qū)懚鄠€(gè)寄存器16102.1、1（0x01）讀線圈（位格式）在一個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備中，使用該功能碼讀取線圈的1至2000連續(xù)狀態(tài)。請(qǐng)求PDU詳細(xì)說(shuō)明了起始地址，即指定的第一個(gè)線圈地址和線圈編號(hào)。從零開始尋址線圈。因此尋址線圈1-16為0-15。根據(jù)數(shù)據(jù)域的每個(gè)比特將響應(yīng)報(bào)文中的線圈分成為一個(gè)線圈。指示狀態(tài)為1=ON和0=OFF。第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的LSB（最低有效位）包括在詢問中尋址的輸出。其它線圈依次類推，一直到這個(gè)字節(jié)的高位端為止，并在后續(xù)字節(jié)中從低位到高位的順序。如果返回的輸出數(shù)量不是八的倍數(shù)，將用零填充最后數(shù)據(jù)字節(jié)中的剩余比特（一直到字節(jié)的高位端）。字節(jié)數(shù)量域說(shuō)明了數(shù)據(jù)的完整字節(jié)數(shù)。請(qǐng)求PDU功能碼1個(gè)字節(jié)0x01起始地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF線圈數(shù)量2個(gè)字節(jié)1至2000（0x7D0）響應(yīng)PDU功能碼1個(gè)字節(jié)0x01字節(jié)數(shù)1個(gè)字節(jié)N*線圈狀態(tài)N個(gè)字節(jié)n＝N或N+1*N＝輸出數(shù)量/8，如果余數(shù)不等于0，那么N=N+1錯(cuò)誤功能碼1個(gè)字節(jié)功能碼＋0x80異常碼1個(gè)字節(jié)01或02或03或04這是一個(gè)請(qǐng)求讀離散量輸出20-38的實(shí)例：請(qǐng)求響應(yīng)域名（十六進(jìn)制）域名（十六進(jìn)制）功能起始地址Hi起始地址Lo輸出數(shù)量Hi輸出數(shù)量Lo01功能字節(jié)數(shù)輸出狀態(tài)27-20輸出狀態(tài)35-28輸出狀態(tài)38-3601000313CD006B1305將輸出27-20的狀態(tài)表示為十六進(jìn)制字節(jié)值CD，或二進(jìn)制11001101。輸出27是這個(gè)字節(jié)的MSB，輸出20是LSB。通常，將一個(gè)字節(jié)內(nèi)的比特表示為MSB位于左側(cè)，LSB位于右側(cè)。第一字節(jié)的輸出從左至右為27至20。下一個(gè)字節(jié)的輸出從左到右為35至28。當(dāng)串行發(fā)射比特時(shí)，從LSB向MSB傳輸：20...27、28...35等等。在最后的數(shù)據(jù)字節(jié)中，將輸出狀態(tài)38-36表示為十六進(jìn)制字節(jié)值05，或二進(jìn)制00000101。輸出38是左側(cè)第六個(gè)比特位置，輸出36是這個(gè)字節(jié)的LSB。用零填充五個(gè)剩余高位比特。2.2、2（0x02）離散量輸入（位格式）在一個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備中，使用該功能碼讀取離散量輸入的1至2000連續(xù)狀態(tài)。請(qǐng)求PDU詳細(xì)說(shuō)明了起始地址，即指定的第一個(gè)輸入地址和輸入編號(hào)。從零開始尋址輸入。因此尋址輸入1-16為0-15。根據(jù)數(shù)據(jù)域的每個(gè)比特將響應(yīng)報(bào)文中的離散量輸入分成為一個(gè)輸入。指示狀態(tài)為1=ON和0=OFF。第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的LSB（最低有效位）包括在詢問中尋址的輸入。其它輸入依次類推，一直到這個(gè)字節(jié)的高位端為止，并在后續(xù)字節(jié)中從低位到高位的順序。如果返回的輸入數(shù)量不是八的倍數(shù)，將用零填充最后數(shù)據(jù)字節(jié)中的剩余比特（一直到字節(jié)的高位端）。字節(jié)數(shù)量域說(shuō)明了數(shù)據(jù)的完整字節(jié)數(shù)。請(qǐng)求PDU功能碼1個(gè)字節(jié)0x02起始地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF輸入數(shù)量2個(gè)字節(jié)1至2000（0x7D0）響應(yīng)PDU功能碼1個(gè)字節(jié)0x82字節(jié)數(shù)1個(gè)字節(jié)N*輸入狀態(tài)N*×1個(gè)字節(jié)*N＝輸出數(shù)量/8，如果余數(shù)不等于0，那么N=N+1錯(cuò)誤差錯(cuò)碼1字節(jié)0x82異常碼1字節(jié)01或02或03或04這是一個(gè)請(qǐng)求讀取離散量輸入197-218的實(shí)例：請(qǐng)求響應(yīng)域名（十六進(jìn)制）域名（十六進(jìn)制）功能起始地址Hi起始地址Lo輸出數(shù)量Hi輸出數(shù)量Lo02功能字節(jié)數(shù)輸入狀態(tài)204-197輸入狀態(tài)212-205輸入狀態(tài)218-213020003C4AC00DB1635將離散量輸入狀態(tài)204-197表示為十六進(jìn)制字節(jié)值A(chǔ)C，或二進(jìn)制10101100。輸入204是這個(gè)字節(jié)的MSB，輸入197是這個(gè)字節(jié)的LSB。將離散量輸入狀態(tài)218-213表示為十六進(jìn)制字節(jié)值35，或二進(jìn)制00110101。輸入218位于左側(cè)第3比特，輸入213是LSB。 注：用零填充2個(gè)剩余比特（一直到高位端）。2.3、3（0x03）讀保持寄存器（16位字）在一個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備中，使用該功能碼讀取保持寄存器連續(xù)塊的內(nèi)容。請(qǐng)求PDU說(shuō)明了起始寄存器地址和寄存器數(shù)量。從零開始尋址寄存器。因此，尋址寄存器1-16為0-15。將響應(yīng)報(bào)文中的寄存器數(shù)據(jù)分成每個(gè)寄存器有兩字節(jié)，在每個(gè)字節(jié)中直接地調(diào)整二進(jìn)制內(nèi)容。對(duì)于每個(gè)寄存器，第一個(gè)字節(jié)包括高位比特，并且第二個(gè)字節(jié)包括低位比特。請(qǐng)求功能碼1個(gè)字節(jié)0x03起始地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF寄存器數(shù)量2個(gè)字節(jié)1至125（0x7D）響應(yīng)功能碼1個(gè)字節(jié)0x03字節(jié)數(shù)1個(gè)字節(jié)2×N*寄存器值N*×2個(gè)字節(jié)*N＝寄存器的數(shù)量錯(cuò)誤差錯(cuò)碼1個(gè)字節(jié)0x83異常碼1個(gè)字節(jié)01或02或03或04這是一個(gè)請(qǐng)求讀寄存器108-110的實(shí)例：請(qǐng)求響應(yīng)域名（十六進(jìn)制）域名（十六進(jìn)制）功能高起始地址低起始地址高寄存器編號(hào)低寄存器編號(hào)03功能字節(jié)數(shù)寄存器值Hi（108）寄存器值Lo（108）寄存器值Hi（109）寄存器值Lo（109）寄存器值Hi（110）寄存器值Lo（110）0300066B02002B0300000064將寄存器108的內(nèi)容表示為兩個(gè)十六進(jìn)制字節(jié)值022B，或十進(jìn)制555。將寄存器109-110的內(nèi)容分別表示為十六進(jìn)制0000和0064，或十進(jìn)制0和100。2.4、4（0x04）讀輸入寄存器（16位字）在一個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備中，使用該功能碼讀取1至大約125的連續(xù)輸入寄存器。請(qǐng)求PDU說(shuō)明了起始地址和寄存器數(shù)量。從零開始尋址寄存器。因此，尋址輸入寄存器1-16為0-15。將響應(yīng)報(bào)文中的寄存器數(shù)據(jù)分成每個(gè)寄存器為兩字節(jié)，在每個(gè)字節(jié)中直接地調(diào)整二進(jìn)制內(nèi)容。對(duì)于每個(gè)寄存器，第一個(gè)字節(jié)包括高位比特，并且第二個(gè)字節(jié)包括低位比特。請(qǐng)求功能碼1個(gè)字節(jié)0x04起始地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF輸入寄存器數(shù)量2個(gè)字節(jié)0x0001至0x007D響應(yīng)功能碼1個(gè)字節(jié)0x04字節(jié)數(shù)1個(gè)字節(jié)2×N*輸入寄存器N*×2個(gè)字節(jié)*N＝輸入寄存器的數(shù)量錯(cuò)誤差錯(cuò)碼1個(gè)字節(jié)0x84異常碼1個(gè)字節(jié)01或02或03或04這是一個(gè)請(qǐng)求讀輸入寄存器9的實(shí)例：請(qǐng)求響應(yīng)域名（十六進(jìn)制）域名（十六進(jìn)制）功能起始地址Hi起始地址Lo輸入寄存器數(shù)量Hi輸入寄存器數(shù)量Lo04功能字節(jié)數(shù)輸入寄存器9Hi輸入寄存器9Lo0400020800000A01將輸入寄存器9的內(nèi)容表示為兩個(gè)十六進(jìn)制字節(jié)值000A，或十進(jìn)制10。2.5、5（0x05）寫單個(gè)線圈（位格式）在一個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備上，使用該功能碼寫單個(gè)輸出為ON或OFF。請(qǐng)求數(shù)據(jù)域中的常量說(shuō)明請(qǐng)求的ON/OFF狀態(tài)。十六進(jìn)制值FF00請(qǐng)求輸出為ON。十六進(jìn)制值0000請(qǐng)求輸出為OFF。其它所有值均是非法的，并且對(duì)輸出不起作用。請(qǐng)求PDU說(shuō)明了強(qiáng)制的線圈地址。從零開始尋址線圈。因此，尋址線圈1為0。線圈值域的常量說(shuō)明請(qǐng)求的ON/OFF狀態(tài)。十六進(jìn)制值0XFF00請(qǐng)求線圈為ON。十六進(jìn)制值0X0000請(qǐng)求線圈為OFF。其它所有值均為非法的，并且對(duì)線圈不起作用。正常響應(yīng)是請(qǐng)求的應(yīng)答，在寫入線圈狀態(tài)之后返回這個(gè)正常響應(yīng)。請(qǐng)求功能碼1個(gè)字節(jié)0x05輸出地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF輸出值2個(gè)字節(jié)0x0000至0x00響應(yīng)功能碼1個(gè)字節(jié)0x05輸出地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF輸出值2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFF00錯(cuò)誤差錯(cuò)碼1個(gè)字節(jié)0x85異常碼1個(gè)字節(jié)01或02或03或04這是一個(gè)請(qǐng)求寫線圈173為ON的實(shí)例：請(qǐng)求響應(yīng)域名（十六進(jìn)制）域名（十六進(jìn)制）功能輸出地址Hi輸出地址Lo輸出值Hi輸出值Lo05功能輸出地址Hi輸出地址Lo輸出值Hi輸出值Lo050000ACACFFFF00002.6、6（0x06）寫單個(gè)寄存器（16位字）在一個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備中，使用該功能碼寫單個(gè)保持寄存器。請(qǐng)求PDU說(shuō)明了被寫入寄存器的地址。從零開始尋址寄存器。因此，尋址寄存器1為0。正常響應(yīng)是請(qǐng)求的應(yīng)答，在寫入寄存器內(nèi)容之后返回這個(gè)正常響應(yīng)。請(qǐng)求功能碼1個(gè)字節(jié)0x06寄存器地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF寄存器值2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF響應(yīng)功能碼1個(gè)字節(jié)0x06寄存器地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF寄存器值2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF錯(cuò)誤差錯(cuò)碼1個(gè)字節(jié)0x86異常碼1個(gè)字節(jié)01或02或03或04這是一個(gè)請(qǐng)求將十六進(jìn)制0003寫入寄存器2的實(shí)例：請(qǐng)求響應(yīng)域名（十六進(jìn)制）域名（十六進(jìn)制）功能寄存器地址Hi寄存器地址Lo寄存器值Hi寄存器值Lo06功能輸出地址Hi輸出地址Lo輸出值Hi輸出值Lo0600000101000003032.7、16（0x10）寫多個(gè)寄存器（16位字）在一個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備中，使用該功能碼寫連續(xù)寄存器塊(1至約120個(gè)寄存器)。在請(qǐng)求數(shù)據(jù)域中說(shuō)明了請(qǐng)求寫入的值。每個(gè)寄存器將數(shù)據(jù)分成兩字節(jié)。正常響應(yīng)返回功能碼、起始地址和被寫入寄存器的數(shù)量。請(qǐng)求PDU功能碼1個(gè)字節(jié)0x10起始地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF寄存器數(shù)量2個(gè)字節(jié)0x0001至0x0078字節(jié)數(shù)1個(gè)字節(jié)2×N*寄存器值N*×2個(gè)字節(jié)值*N＝寄存器數(shù)量響應(yīng)PDU功能碼1個(gè)字節(jié)0x10起始地址2個(gè)字節(jié)0x0000至0xFFFF寄存器數(shù)量2個(gè)字節(jié)1至123（0x7B）錯(cuò)誤差錯(cuò)碼1個(gè)字節(jié)0x90異常碼1個(gè)字節(jié)01或02或03或04這是一個(gè)請(qǐng)求將十六進(jìn)制000A和0102寫入以2開始的兩個(gè)寄存器的實(shí)例：請(qǐng)求響應(yīng)域名（十六進(jìn)制）域名（十六進(jìn)制）功能起始地址Hi起始地址Lo寄存器數(shù)量Hi寄存器數(shù)量Lo字節(jié)數(shù)寄存器值Hi寄存器值Lo寄存器值Hi寄存器值Lo10功能起始地址Hi起始地址Lo寄存器數(shù)量Hi寄存器數(shù)量Lo10000001010000020204000A01023、數(shù)據(jù)的傳送 數(shù)據(jù)定義匯總：序號(hào)起始地址寄存器類型操作功能碼對(duì)應(yīng)的裝置數(shù)據(jù)10x0000離散量0x02裝置狀態(tài)、遙信量20x0000線圈0x01,0x05遠(yuǎn)方復(fù)歸、遙控30x0000輸入寄存器0x04遙測(cè)量40x0000保持寄存器0x03,0x06,0x10時(shí)間、定值區(qū)號(hào)、定值3.1、線圈的定義地址裝置數(shù)據(jù)功能0x0000遠(yuǎn)方復(fù)歸復(fù)歸信號(hào)0x0001遙控分合閘遙控合閘、遙控分閘3.2、離散量的定義 操作碼：0x02。本裝置的離散量包括：裝置運(yùn)行標(biāo)志、遙信狀態(tài)。地址功能長(zhǎng)度備注0裝置運(yùn)行標(biāo)志裝置異常1bit裝置發(fā)生異常時(shí)，置11裝置告警1bit裝置發(fā)生告警時(shí)，置12SOE標(biāo)志1bit有SOE事件時(shí)，置131bit41bit51