【正文】 轉(zhuǎn) 開放型 MODBUS TCP 規(guī)范 一 開放型 Modbus/TCP 規(guī)范修訂版 ， 1999 年 3 月 29 日 Andy SwalesSchneider 電氣公司 目錄 . 面向連接 . 數(shù)據(jù)編碼 參考編號的解釋 . 隱含長度基本原則 . 類型 類型 類型 機(jī)器 /廠家 /網(wǎng)絡(luò)的特殊功能 . .的協(xié)議參考值 . 類型 0 指令詳述 . 讀乘法寄存器 (FC 3). 寫乘法寄存器 (FC 16). 類型 1指令詳述 . 讀線圈 (FC 1). 讀離散輸入 (FC 2). 讀輸入寄存器 (FC 4). 寫線圈 (FC 5).寫單一寄存器 (FC 6). 讀異常狀態(tài)字 (FC 7). 類型 2 指令詳述 . 強(qiáng)制多點(diǎn)線圈 (FC 15). 讀一般參考值 (FC 20). 寫一般參考值 (FC 21). 掩模寫寄存器 (FC 22). 讀 /寫寄存器 (FC 23). 讀 FIFO 隊列 (FC 24). .導(dǎo) . 多線程服務(wù)器 單線程服務(wù)器 . 必需的及期望的性能 . . 指令字中的比特數(shù) . 多指令字變量 . 984 數(shù)據(jù)類型 . IEC1131 數(shù)據(jù)類型 .25 該規(guī)范的發(fā)展概況原始版本 1997 年 9月 3日作為公共評論的草案。再版1999 年 3 月 29 日，即修訂版 。沒有大的技術(shù)改動，僅作了補(bǔ)充說明。增加了附錄 A 和 B 作為對一些常用執(zhí)行問題的回應(yīng)。該 Modbus/TCP 規(guī)范在萬維網(wǎng)上公開發(fā)行。它表明開發(fā)者的意愿是把它作為工業(yè)自動化領(lǐng)域具有互用性的標(biāo)準(zhǔn)。既然 MODBUS 和 MODBUS/TCP 作為事 實(shí)上的 實(shí)際 標(biāo)準(zhǔn)，而且很多生產(chǎn)商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了它的功能，此規(guī)范主要是闡述在互連網(wǎng)上具有普遍可用性的基于 TCP 通訊協(xié)議的 MODBUS 報文的特殊編碼。 MODBUS/TCP 是簡單的、中立廠商的用于管理和控制自動化設(shè)備的 MODBUS系列通訊協(xié)議的派生產(chǎn)品。顯而易見，它覆蓋了使用 TCP/IP 協(xié)議的 Intra和 Inter環(huán)境中 MODBUS 報文的用途。協(xié)議的最通用用途是為諸如 PLC39。s，I/O 模塊，以及連接其它簡單域總線或 I/O 模塊的網(wǎng)關(guān)服務(wù)的。 MODBUS/TCP 協(xié)議是作為一種 (實(shí)際的 )自動 化標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行的。既然 MODBUS 已經(jīng)廣為人知，該規(guī)范只將別處沒有收錄的少量信息列入其中。然而，本規(guī)范力圖闡明 MODBUS 中哪種功能對于普通自動化設(shè)備的互用性有價值，哪些部分是 MODBUS 作為可編程的協(xié)議交替用于 PLC39。s 的 多余部分 。它通過將配套報文類型 一致性等級 ，區(qū)別那些普遍適用的和可選的，特別是那些適用于特殊設(shè)備如 PLC39。s 的報文。 面向連接 在 MODBUS 中，數(shù)據(jù)處理傳統(tǒng)上是無國界的，使它們對由噪音引起的中斷有高的抵抗力，而且在任一端只需要最小的維護(hù)信息。編程操作，另一方面，期望一種面向連接的 方法。這種方法對于簡單變量通過唯一的 登錄 符號完成，對于 Modbus Plus 變量，通過明確的 程序路徑 容量來完成，而 程序路徑 容量維持了一種雙向連接直到被徹底擊穿。 MODBUS/TCP 處理兩種情況。連接在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層很容易被辨認(rèn)，單一的連接可以支持多個獨(dú)立的事務(wù)。此外， TCP 允許很大數(shù)量的并發(fā)連接，因而很多情況下，在請求時重新連接或復(fù)用一條長的連接是發(fā)起者的選擇。熟悉 MODBUS 的開發(fā)者會感到驚訝：為什么面向連接 TCP協(xié)議比面向數(shù)據(jù)報的 UDP 要應(yīng)用廣泛。主要原因是通過封裝獨(dú)立的 事務(wù) 在一個連接中，此 連接可被識別，管理和取消而無須請求客戶和服務(wù)器采用特別的動作。這就使進(jìn)程具有對網(wǎng)絡(luò)性能變化的適應(yīng)能力，而且容許安全特色如防火墻和代理可以方便的添加。類似的推理被最初的萬維網(wǎng)的開發(fā)者所采用，他們選用 TCP 及端口 80 去實(shí)現(xiàn)一個作為單一事務(wù)的最小的環(huán)球網(wǎng)詢問。 數(shù)據(jù)編碼 MODBUS 采用 bigendian來表示地址和數(shù)據(jù)對象。這就意味著當(dāng)一個數(shù)字表示的數(shù)量大于所傳輸?shù)膯我蛔止?jié)，最大有效字節(jié)將首先被發(fā)送。例如： 16bits 0x1234 將為 0x12 0x34 32bits 0x 12345678L 將為 0x12 0x34 0x56 參考編號的解釋 MODBUS 將其數(shù)據(jù)模型建立在一系列具有不同特征的表的基礎(chǔ)之上。這四個基本表如下離散輸入單比特，由 I/O 系統(tǒng)提供，只讀離散輸出單比特，由應(yīng)用程序更改，讀寫輸入寄存器 16比特，數(shù)值，由 I/O 系統(tǒng)提供，只讀輸出寄存器16比特，數(shù)值，由應(yīng)用程序更改，讀寫輸入和輸出之間以及可尋址位和可尋址代碼的數(shù)據(jù)對象之間的差別并不意味著任何應(yīng)用性能的不同。如果這是我們所討論的目標(biāo)機(jī)械的最自然的解釋，那么認(rèn)為所有的四個基本表是相互覆蓋的看法也是非常普通而完全可以接受的。對 于每一個基本表，協(xié)議允許單獨(dú)選擇65536 個數(shù)據(jù)對象中的任何一個，而且對那些對象的讀寫操作可以跨越多個連續(xù)的數(shù)據(jù)對象，直到達(dá)到基于處理事務(wù)功能代碼的數(shù)據(jù)大小限制。這兒沒有假定數(shù)據(jù)對象代表一種真正鄰接的數(shù)據(jù)陣列，而這是大多數(shù)簡單 PLC39。s 的解釋。 讀寫常用參考 功能代碼被定義為攜帶 32 位的參考值并且能允許在 非常 大的空間里可以直接訪問數(shù)據(jù)對象。現(xiàn)在沒有可以利用這一特點(diǎn)的 PLC 設(shè)備。一個易造成混亂的潛在來源是用于 MODBUS 功能的參考值和用于 Modicon PLC39。s 的 寄存器值 之間的關(guān)系。由于歷史原因，用 戶參考值使用從 1 開始的十進(jìn)制數(shù)表示。而 MODBUS 采用更普通的從 0開始的無符號整數(shù)進(jìn)行軟件數(shù)據(jù)整理分析。于是，請求從 0 讀取寄存器的 Modbus 消息將已知值返回建立在寄存器 4：00001(存儲類型 4=輸出寄存器，參考值 00001)中的應(yīng)用程序。 隱含長度基本原則 所有的 MODBUS 請求和響應(yīng)都被設(shè)計成在此種方法下工作，即接收者可確認(rèn)消息的完整性。對于請求和響應(yīng)為固定長度的功能代碼，僅發(fā)送功能代碼就足夠了。對于在請求和響應(yīng)中攜帶不定長數(shù)據(jù)的功能代碼，數(shù)據(jù)部分前將加上一個字節(jié)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。當(dāng) Modbus 通過 TCP運(yùn)送，前綴中攜帶附加的長度信息以便接收者識別消息的邊界，甚至消息被分成若干組進(jìn)行傳輸。外在的和隱含的長度準(zhǔn)則的存在，以及 CRC32 檢錯代碼 (以太網(wǎng) )的使用使請求和響應(yīng)消息中發(fā)生未被識別的錯誤的機(jī)率減至無限小。 當(dāng)從草稿開始定義一種新的協(xié)議，有可能加強(qiáng)編碼方式和闡述的一致性。MODBUS 由于其先進(jìn)的特性，已經(jīng)在很多地方得到了實(shí)施，必須避免破壞它已經(jīng)存在的實(shí)施。因此，已經(jīng)存在的成套的處理類型被劃分出一致性等級：等級 0代表普遍使用且總體上一致的功能；等級 2 代表有用的功能，但帶有某些特性?，F(xiàn)存 裝置的不適應(yīng)于互用性的功能也已確認(rèn)。必須注意到，將來對該標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充將定義附加的功能代碼來處理現(xiàn)存事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)不適用的情形。然而，被提議擴(kuò)充的詳細(xì)資料出現(xiàn)在本手冊中將會另人誤解。通過將代碼 隨機(jī)的 發(fā)送或者即便是通過檢查異常響應(yīng)的類型來確定特別的目標(biāo)裝置是否支持特別的功能代碼總是可能的，而且該方法將保證引入這些擴(kuò)充的現(xiàn)使用的 MODBUS 設(shè)備的連續(xù)的互用性。事實(shí)上，這就是當(dāng)前功能代碼的分級原則。這是最小的有用功能，對主站和從站來說。讀乘法寄存器 (fc 3)寫乘法寄存器 (fc 16)這是附加的被普遍實(shí)現(xiàn)的和能共同使用 的成套功能，正如前面介紹過的，許多從站把輸入，輸出，離散值和寄存器值作為同等的進(jìn)行處理。讀線圈 (fc 1)讀離散輸入 (fc 2)讀寄存器輸入 (fc 4)寫線圈 (fc 5)寫單一寄存器 (fc 6)讀異常狀態(tài)字 (fc 7)此功能對于每一個從站系列顯然具有不同的含義。這些是需要 HMI 和管理等例行操作的數(shù)據(jù)傳送功能。強(qiáng)制型多路線圈 (fc 15)讀一般參考值 (fc 20)該功能可以處理并發(fā)的多個請求，而且能接收 32位的參考數(shù)值。當(dāng)前的 584 和 984PLC39。s 僅使用此功能接收類型 6 的參考值 (擴(kuò)展的寄存器文件 )。該功能最 適于擴(kuò)充以處理大的寄存器空間和缺少諸如 未定位 變量的參考值的數(shù)據(jù)對象。寫一般參考值 (fc 21)此功能可以處理并發(fā)的多個請求，也可接收 32 位的參考數(shù)值。當(dāng)前的 584 和 984PLC39。s 僅使用此功能接收類型 6的參考值 (擴(kuò)展的寄存器文