浅谈-对modbus的理解

Posted 2022-10-10 weitaming

浅谈-对modbus的理解

 

一、简介

　　Modbus由MODICON公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准。1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议：ModbusTCP。

　　Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。

　　标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口，采用master/slave方式通信。

 

二、报文

　　先来简单分析一条MODBUS报文，例如：01  06  00 01  00 17  98 04
  　　  01             06            00 01           00 17          98 04
  　 从机地址    功能码        数据地址       数据         CRC校验

　　这一串数据的意思是：把数据 0x0017(十进制23) 写入 1号从机地址 0x0001数据地址。

　　一个报文就是一帧数据，一个数据帧就一个报文： 指的是一串完整的指令数据，就像上面的一串数据。

 

三、从机地址

　　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。

 

四、功能码

　　一下是modbus所有功能码作用说明：

　　功能码          作用  

　　01 　　　　读取线圈状态取得一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF)  

　　02 　　　　读取输入状态 取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF)  

　　03 　　　　读取保持寄存器 在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值  

　　04 　　　　读取输入寄存器 在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值  

　　05 　　　　强置单线圈 强置一个逻辑线圈的通断状态  

　　06 　　　　预置单寄存器 把具体二进值装入一个保持寄存器  

　　07 　　　　读取异常状态 取得8个内部线圈的通断状态，这8个线圈的地址由控制器决定，用户逻辑可以将这些线圈定义，以说明从机状态，短报文适宜于迅速读取状态  

　　08 　　　　回送诊断校验 把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴  

　　09 　　　　编程（只用于484） 使主机模拟编程器作用，修改PC从机逻辑  

　　10　　　　控询（只用于484） 可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信，探询该从机是否已完成其操作任务，仅在含有功能码9的报文发送后，本功能码才发送  

　　11　　 　　读取事件计数 可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成功，尤其是该命令或其他应答产生通信错误时  

　　12 　　　　读取通信事件记录 可是主机检索每台从机的ModBus事务处理通信事件记录。如果某项事务处理完成，记录会给出有关错误  

　　13　　　　 编程（184/384 484 584） 可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑  

　　14 　　　　探询（184/384 484 584） 可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功能13的报文发送后，本功能码才得发送  

　　15　　　　 强置多线圈 强置一串连续逻辑线圈的通断  

　　16　　　　 预置多寄存器 把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器  

　　17　　　　 报告从机标识 可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态  

　　18 　　　　（884和MICRO 84） 可使主机模拟编程功能，修改PC状态逻辑  

　　19 　　　　重置通信链路 发生非可修改错误后，是从机复位于已知状态，可重置顺序字节  

　　20　　　　 读取通用参数（584L） 显示扩展存储器文件中的数据信息  

　　21 　　　　写入通用参数（584L） 把通用参数写入扩展存储文件，或修改之  

　　22～64　　 保留作扩展功能备用

　　65～72 　　保留以备用户功能所用 留作用户功能的扩展编码  

　　73～119 　  非法功能

　　120～127　 保留 留作内部作用  

　　128～255     保留 用于异常应答

　　ModBus功能码与数据类型对应表 

　　代码功能　　数据类型 

　　01　　　　　　读位 

　　02　　　　　　读位 

　　03　　　　　　读整型、字符型、状态字、浮点型 

　　04　　　　　　读整型、状态字、浮点型 

　　05　　　　　　写位 

　　06　　　　　　写整型、字符型、状态字、浮点型 

　　08　　　　　　N/A重复“回路反馈”信息 

　　15　　　　　　写位 

　　16　　　　　　写整型、字符型、状态字、浮点型 

 

五、CRC校验

　　例如：上面的  98 04  是它前面的数据（01 06 00 01 00 17）通过一算法（具体算法请查阅其他资料）计算出来的结果，其实就像是计算累加和那样。（累加和：就是010600010017加起来的值，然后它的算法就是加法）。
　　作用：在数据传输过程中可能数据会发生错误，CRC检验检测接收的数据是否正确。比如主机发出01 06 00 01 00 17 98 04，那么从机接收到后要根据01 06 00 01 00 17 再计算CRC校验值，从机判断自己计算出来的CRC校验是否与接收的CRC校验（98 04主机计             算的）相等，如果不相等那么说明数据传输有错误这些数据不能要。

　　记住一句话：从机接收到数据后，将这串byte[]类型数据去做CRC校验，如果计算结果最后两位与接受到的byte[]最后两位一样，既为校验成功。

 

六、数据地址

　　数据地址也可以理解为：查询的第几路模拟量寄存器地址，例如第一路地址用00 00 表示，第二路地址用00 01

　　该数据地址有规律可循，采用递增的方式，不保证所有厂商采集器均采用该规则，具体要看拿到的采集器说明文档。

 

七、数据

　　理解为发送的数据或者接收的传感器的数据，更多取决于采集器，有的采集器接收到的数据为16进制电流值，有的采集器接收到的非电流值而是物理数据(采集器已经帮你转换了)，具体转换比较复杂涉及到电流、量程、量程校正等。

　　so采集器相关文档一定要看。

 

八、modbus报文模型

　　

 

 

九、心得

　　网上关于modbus的资料说多不多，说少不少，java的相对较少，我当时找到几篇文章一顿乱看，结果一看是单片机的。

　　很多成分取决于采集器（也有说采集仪的）就是连接传感器的设备，采集器可以做的工作很多比如说转换数据、计算数据等一定要看厂家采集器的文档。

　　modbus其实没你想的那么难，关于线圈操作、设备开关操作暂时还没有接触到，后边接触到了会完善相关资料。

　　本文借鉴相关资料整理+自己实际开发的心得，如果对你有帮助，点赞哦。

　　附开发成果图一张：

　　

 

 

本文借鉴相关资料如下：

http://blog.sina.com.cn/s/blog_65ba9a5e0101df1g.html

https://www.cnblogs.com/ioufev/p/10831289.html