Modbus通讯协议

Posted 2022-06-28 codeworkerliming

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2019-6-19 11:24 上传

 

Modbus通讯协议
Modbus概述

Modbus是由Modicon公司（现为施耐德电气的一个品牌）在1978年发明的，这是一个跨时代、里程碑式的网络协议，因为工业网络从此拉开了序幕。
    Modbus是全球第一个真正用于工业现场的总线协议，据不完全统计：截至到2004中，Modbus的节点安装数量已经超过了800万个，而且75%的产品为非施耐德产品，安装的地区遍及世界各地，可见其普及的程度，已经成为了事实上的协议标准。虽然已经走过了27个年头，Modbus今天仍然活跃在工业、建筑、基础设施等领域中。

Modbus特点
1．标准、开放：用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不用交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种，而且在国内也有很多的用户支持和使用Modbus的产品。
2．Modbus是面向消息的协议，可以支持多种电气接口，如：RS232、RS422、RS485等，还可以在多种介质上传送，如：双绞线、光缆、无线射频等。要说明的是：和很多的现场总线不同，它不用专用的芯片与硬件，完全采用市面上销售的标准部件! 这就保证了采用Modbus的产品造价最为低廉。
3．Modbus协议的帧格式是最简单、最紧凑的协议，可以说：简单高效，通俗易懂。所以用户使用容易，厂商开发简单。

Modbus应用协议
Modbus是一种简单的客户机/服务器应用协议，客户机能够向服务器发送请求。服务器分析请求，处理请求，向客户机发送应答

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Modbus主站/从站协议原理
Modbus 串行链路协议是一个主-从协议。 
在同一时刻，只有一个主节点连接于总线，一个或多个子节点(最大编号为  247)连接于同一个串行总线。Modbus 通信总是由主节点发起。子节点在没有收到来自主节点的请求时，从不会发送数据。
子节点之间从不会互相通信。
主节点在同一时刻只会发起一个 Modbus 事务处理。

Modbus通信模式
在单播模式，主节点以特定地址访问某个子节点，子节点接到并处理完请求后，子节点向主节点返回一个报文(一个‘应答‘)。在这种模式，一个Modbus事务处理包含2个报文：一个来自主节点的请求，一个来自子节点的应答。每个子节点必须有唯一的地址(1到247)，这样才能区别于其它节点被独立的寻址。
    在广播模式，主节点向所有的子节点发送请求。对于主节点广播的请求子节点没有应答返回。广播请求一般用于写命令。所有设备必须接受广播模式的写功能。地址0是专门用于表示广播数据的。

串行传输模式-RTU模式

在 RTU 模式，报文帧由时长至少为 3.5 个字符时间的空闲间隔区分
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整个报文帧必须以连续的字符流发送。如果两个字符之间的空闲间隔大于1.5 个字符时间，则报文帧被认为不完整应该被接收节点丢弃

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串行链路上的Modbus帧结构
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地址域只含有子节点地址，该地址必须在Modbus串行总线上唯一,Modbus主节点没有地址。 
功能码指明服务器要执行的动作，遵从Modbus协议规范。
错误检验域是对报文内容执行"冗余校验"的计算结果。
根据不同的传输模式(RTU or ASCII)使用两种不同的计算方法，CRC或者LRC

Modbus 常用功能码
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读保持寄存器
发送命令：
[设备地址][命令号03][起始寄存器地址高8位][低8位][读取的寄存器数高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]
例：[11][03][00][6B][00][03][CRC低][CRC高]

设备响应：
[设备地址][命令号03][返回的字节个数][数据1][数据2]...[数据n]
[CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]
例：[11][03][06][02][2B][00][00][00][64][CRC低][CRC高]

写单个寄存器
发送命令：
[设备地址][命令号06][需下置的寄存器地址高8位][低8位][下置的数据高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]
例：[11][06][00][01][00][03][CRC低][CRC高]

设备响应：如果成功把计算机发送的命令原样返回，否则不响应。