Modbus TCP协议使用说明

Posted 2020-12-06 不要让自己太懒

一、Modbus TCP数据帧

　　ModbusTCP的数据帧可分为两部分：MBAP+PDU。

　　在 TCP/IP 上使用一种专用报文头识别 MODBUS 应用数据单元。将这种报文头称为 MBAP 报文头（MODBUS 协议报文头）。这种报文头提供一些与串行链路上使用的 MODBUS RTU 应用数据单元比较的差别 ：

1.  用 MBAP 报文头中的单个字节单元标识符取代 MODBUS 串行链路上通常使用的 MODBUS从地址域。这个单元标识符用于设备的通信，这些设备使用单个IP地址支持多个独立Modbus终端单元，例如：网桥、路由器和网关。
2. 用接收者可以验证完成报文的方式设计所有 MODBUS 请求和响应。对于 MODBUS PDU有固定长度的功能码来说，仅功能码就足够了。对于在请求或响应中携带一个可变数据的功能码来说，数据域包括字节数。
   
3. 当在 TCP 上携带 MODBUS 时，即使将报文分成多个信息包来传输，办事在 MBAP 报文头上携带附加长度信息，以便接收者能识别报文边界。显式和隐式长度规则的存在以及CRC-32 差错校验码的使用（在以太网上）将对请求或响应报文产生极小的未检出干扰。 

二、MBAP报文头

　　原文链接：https://www.cnblogs.com/ioufev/articles/10830028.html

　　MBAP的长度为7个字节，组成如下：

　　

事务处理标识	协议标识	长度	单元标识符
2字节	2字节	2字节	1字节

 

内容	解释
事务处理标识	可以理解为报文的序列号，一般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文。
协议标识符	00 00表示ModbusTCP协议。
长度	表示接下来的数据长度，单位为字节。
单元标识符	可以理解为设备地址。

 

四、帧结构PDU

 

　　PDU由功能码+数据组成。功能码为1字节，数据长度不定，由具体功能决定。

　　功能码

　　Modbus的操作对象有四种：线圈、离散输入、输入寄存器、保持寄存器。

对象	含义
线圈	PLC的输出位，开关量，在Modbus中可读可写
离散量	PLC的输入位，开关量，在Modbus中只读
输入寄存器	PLC中只能从模拟量输入端改变的寄存器，在Modbus中只读
保持寄存器	PLC中用于输出模拟量信号的寄存器，在Modbus中可读可写

　　根据对象的不同，常用的Modbus的功能码有：

功能码	含义
0x01	读线圈
0x05	写单个线圈
0x0F	写多个线圈
0x02	读离散量输入
0x04	读输入寄存器
0x03	读保持寄存器
0x06	写单个保持寄存器
0x10	写多个保持寄存器

 

　　0x01：读线圈

　　在从站中读1~2000个连续线圈状态，ON=1,OFF=0

• 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 数量H 数量L（共12字节）
• 响应：MBAP 功能码 数据长度 数据（一个地址的数据为1位）
• 如：在从站0x01中，读取开始地址为0x0002的线圈数据，读0x0008位
  00 01 00 00 00 06 01 01 00 02 00 08
• 回：数据长度为0x01个字节，数据为0x01，第一个线圈为ON，其余为OFF
  00 01 00 00 00 04 01 01 01 01

　　0x05：写单个线圈
　　将从站中的一个输出写成ON或OFF，0xFF00请求输出为ON,0x000请求输出为OFF

• 请求：MBAP 功能码 输出地址H 输出地址L 输出值H 输出值L（共12字节）
• 响应：MBAP 功能码 输出地址H 输出地址L 输出值H 输出值L（共12字节）
• 如：将地址为0x0003的线圈设为ON
  00 01 00 00 00 06 01 05 00 03 FF 00
• 回：写入成功
  00 01 00 00 00 06 01 05 00 03 FF 00

　　0x0F：写多个线圈
　　将一个从站中的一个线圈序列的每个线圈都强制为ON或OFF，数据域中置1的位请求相应输出位ON，置0的位请求响应输出为OFF

• 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 输出数量H 输出数量L 字节长度 输出值H 输出值L
• 响应：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 输出数量H 输出数量L

　　0x02：读离散量输入
　　从一个从站中读1~2000个连续的离散量输入状态

• 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 数量H 数量L（共12字节）
• 响应：MBAP 功能码 数据长度 数据（长度：9+ceil（数量/8））
• 如：从地址0x0000开始读0x0012个离散量输入
  00 01 00 00 00 06 01 02 00 00 00 12
• 回：数据长度为0x03个字节，数据为0x01 04 00，表示第一个离散量输入和第11个离散量输入为ON，其余为OFF
  00 01 00 00 00 06 01 02 03 01 04 00

　　0x04：读输入寄存器
　　从一个远程设备中读1~2000个连续输入寄存器

• 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
• 响应：MBAP 功能码 数据长度 寄存器数据(长度：9+寄存器数量×2)
• 如：读起始地址为0x0002，数量为0x0005的寄存器数据
  00 01 00 00 00 06 01 04 00 02 00 05
• 回：数据长度为0x0A，第一个寄存器的数据为0x0c，其余为0x00
  00 01 00 00 00 0D 01 04 0A 00 0C 00 00 00 00 00 00 00 00

　　0x03：读保持寄存器
　　从远程设备中读保持寄存器连续块的内容

• 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
• 响应：MBAP 功能码 数据长度 寄存器数据(长度：9+寄存器数量×2)
• 如：起始地址是0x0000，寄存器数量是 0x0003
  00 01 00 00 00 06 01 03 00 00 00 03
• 回：数据长度为0x06，第一个寄存器的数据为0x21，其余为0x00
  00 01 00 00 00 09 01 03 06 00 21 00 00 00 00

　　0x06：写单个保持寄存器
　　在一个远程设备中写一个保持寄存器

• 请求：MBAP 功能码 寄存器地址H 寄存器地址L 寄存器值H 寄存器值L（共12字节）
• 响应：MBAP 功能码 寄存器地址H 寄存器地址L 寄存器值H 寄存器值L（共12字节）
• 如：向地址是0x0000的寄存器写入数据0x000A
  00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 0A
• 回：写入成功
  00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 0A

　　0x10：写多个保持寄存器
　　在一个远程设备中写连续寄存器块（1~123个寄存器）

• 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L 字节长度 寄存器值（13+寄存器数量×2）
• 响应：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
• 如：向起始地址为0x0000，数量为0x0001的寄存器写入数据，数据长度为0x02，数据为0x000F
  00 01 00 00 00 09 01 10 00 00 00 01 02 00 0
• 回：写入成功
  00 01 00 00 00 06 01 10 00 00 00 01

五、Modbus TCP示例报文

　　ModBusTcp与串行链路Modbus的数据域是一致的，具体数据域可以参考串行Modbus。这里给出几个ModbusTcp的链路解析说明，辅助新人分析报文。

　　原文链接：https://blog.csdn.net/mikasoi/article/details/81782159

　　1、数据请求

97 76 00 00 00 06 04 04 00 7D 00 7D
	示例	长度	说明	备注
Map报文头	0x97	1	事务处理标识符Hi	客户机发起，服务器复制，用于事务处理配对
	0x96	1	事务处理标识符Lo
	0x0000	2	协议标识符号	客户机发起，服务器复制 Modbus协议 = 0.
	0x0006	2	长度	从本字节下一个到最后
	0x04	1	单元标识符	客户机发起，服务器复制 串口链路或其他总线上远程终端标识
功能码	0x04	1	功能码，读寄存器	参考标准modbus协议
数据	0x007D	2	起始地址
	0x 007D	2	寄存器数量
校验

　　2、数据请求回复

97 76 00 00 00 FD 04 04 FA AB 9E 41 18 7A E1 3F 94 7A E1 3F 94 0A 3D 3F 97 51 EC 3F 98 CC CD C0 6C 33 33 C0 E3 CC CD C0 EC EB 85 41 F1 D7 0A 41 E9 47 AE 41 ED EB 85 41 F1 19 9A 43 D0 E6 66 43 C9 4C CD 43 CF EB 85 41 F3 66 66 42 0F CC CD 41 C2 E6 66 44 0A 1E B8 41 FB A3 D7 42 0C CC CD 41 BC C0 00 44 0A B8 52 41 F6 5C 29 42 0F 47 AE 41 D1 C6 66 44 0A 00 00 00 00 C9 9E FF 7F C9 9E FF 7F C9 9E FF 7F C9 9E FF 7F C9 9E FF 7F C9 9E FF 7F C9 9E FF 7F C9 9E FF 7F C9 9E FF 7F 05 16 00 00 04 11 00 00 05 16 00 00 04 11 00 00 05 16 00 00 04 11 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0A 00 0A 00 0A 00 0A 00 04 00 04 00 04 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0F
	示例	长度	说明	备注
Map报文头	0x97	1	事务处理标识符Hi	客户机发起，服务器复制，用于事务处理配对
	0x96	1	事务处理标识符Lo
	0x0000	2	协议标识符号	客户机发起，服务器复制 Modbus协议 = 0.
	0x00FD	2	长度	从本字节下一个到最后
	0x04	1	单元标识符	客户机发起，服务器复制 串口链路或其他总线上远程终端标识
功能码	0x04	1	功能码，读寄存器	参考标准modbus协议
数据	0x FA	1	字节个数
	0x----		数据
校验

　　3、写多个寄存器

　　

97 79 00 00 00 09 04 10 00 00 00 01 02 00 01
	示例	长度	说明	备注
Map报文头	0x97	1	事务处理标识符Hi	客户机发起，服务器复制，用于事务处理配对
	0x79	1	事务处理标识符Lo
	0x0000	2	协议标识符号	客户机发起，服务器复制 Modbus协议 = 0.
	0x0009	2	长度	从本字节下一个到最后
	0x04	1	单元标识符	客户机发起，服务器复制 串口链路或其他总线上远程终端标识
功能码	0x10	1	功能码，读寄存器	参考标准modbus协议
数据	0x0000	2	起始地址
	0x 0001	2	写寄存器数量
	0x 02	1	写字节的个数
	00 01	2	目标值
校验

　　

　　4、写多个寄存器响应

　　

97 79 00 00 00 06 04 10 00 00 00 01
	示例	长度	说明	备注
Map报文头	0x97	1	事务处理标识符Hi	客户机发起，服务器复制，用于事务处理配对
	0x79	1	事务处理标识符Lo
	0x0000	2	协议标识符号	客户机发起，服务器复制 Modbus协议 = 0.
	0x0006	2	长度	从本字节下一个到最后
	0x04	1	单元标识符	客户机发起，服务器复制 串口链路或其他总线上远程终端标识
功能码	0x10	1	功能码，读寄存器	参考标准modbus协议
数据	0x0000	2	起始地址
	0x 0001	2	寄存器个数
校验