【正文】 ： 查詢中的功能代碼為被尋址的從機(jī)設(shè)備應(yīng)執(zhí)行的動作類型。 在這些總線上，控制器間采用對等的技術(shù)進(jìn)行通訊，即任意一個控制器可向 其它控制器啟動數(shù)據(jù)傳送。并向主機(jī)發(fā)送作為響應(yīng)。從機(jī)對于主機(jī)的廣播查詢，無 響應(yīng)返回 Modbus協(xié)議報據(jù)設(shè)備地址，請求功能代碼，發(fā)送數(shù)據(jù)，錯誤校驗碼，建立了主機(jī)查詢格式，從機(jī)的響應(yīng)信息也用 Modbus 協(xié)議組織，它包括確認(rèn)動作的代碼，返回數(shù)據(jù)和錯誤校驗碼。典應(yīng)的從機(jī)包括可編程控制器。而其它設(shè)備 (從機(jī) )應(yīng)返回對查詢作出的響應(yīng)，或處理查詢所要求的動作。 圖 1： Modbus協(xié)議應(yīng)用示意圖 * MB+為 Modbus 主處理器 4 個 Modus設(shè)備或網(wǎng)絡(luò) 編程器 編程器 (去 MB+) S980(去 MAP) AT/HC984 和 HOST/MMHI AT/HC984 和 HOST/MMHI 984A/B 和S985 Modbus Protocol PIMBUS300 4 Modbus 上的數(shù)據(jù)傳輸 Modicon 控制器上的標(biāo)準(zhǔn) Modbus 端口是使用一個 RS232 兼容的串行接口，定義了連接器，接線電纜，信號等級，傳輸波特率，和奇偶校驗，控制器可直接或通過調(diào)制解調(diào)器 (以后簡稱 Modems)接入總線 (網(wǎng)絡(luò) )。 PIMBUS300 Modbus Protocol 3 圖 1 說明了采用不同通訊技術(shù)的多層網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的互連方法。 該轉(zhuǎn)換也可擴(kuò)展，處理節(jié)點地址，路由，和每一個特殊網(wǎng)絡(luò)的錯誤檢查方法。 在其他網(wǎng)絡(luò)上使用時，數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)幀中也包含著 Modbus 協(xié)議。 Modicon 的各種控制器使用的公共語言被稱為 Modbus 協(xié)議，該協(xié)議定義了控制器能識別和使用的信息結(jié)構(gòu)。PIMBUS300 Modbus Protocol 1 第一章 Modbus 協(xié)議 □□ 介紹 Modbus 協(xié)議介紹 □□ 兩種串行傳輸模式 □□ 信息幀 □□ 錯誤檢查方法 Modbus Protocol PIMBUS300 2 Modbus 協(xié)議介紹 Modbus 可編程控制器之間可相互通訊，也可與不同網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備進(jìn)行通訊，支撐網(wǎng)絡(luò)有 Modicon 的 Modbus 和Modbus+工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)信息存取可由控制器內(nèi)置的端口，網(wǎng)絡(luò)適配器以及 Modicon 提供的模塊選件和網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實現(xiàn)，對OEM(機(jī)械設(shè)備制造商 )來說， Modicon 可為合作伙伴提供現(xiàn)有的程序，可使 Modbus+網(wǎng)絡(luò)緊密地集成到他們的產(chǎn)品設(shè)計中去。當(dāng)在Modbus網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊時，協(xié)議能使每一臺控制器知道它本身的設(shè)備地址，并識別對它尋址的數(shù)據(jù)，決定應(yīng)起作用的類型，取出包含在信息中的數(shù)據(jù)和資料等，控制器也可組織回答信息，并使用 Modbus 協(xié)議將此信息傳送出去。如， Modbus+或 MAP 網(wǎng)絡(luò)控制器中有相應(yīng)的應(yīng)用程序庫和驅(qū)動程序，實現(xiàn)嵌入式 Modbus 協(xié)議信息與此網(wǎng)絡(luò)中用子節(jié)點設(shè)備間通訊的特殊 信息幀的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。如包含在 Modbus協(xié)議中的設(shè)備地址，在信息發(fā)送前就轉(zhuǎn)換成節(jié)點地址，錯誤檢查區(qū)也用于數(shù)據(jù)包，與每個網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議一致，最后一點是需用 Modbus 協(xié)議，寫入嵌入的信息，定義應(yīng)處理的動作。在信息交換中，嵌入到每個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中的 Modbus 協(xié)議，提供了設(shè)備間能夠交換數(shù)據(jù)的公共的語言?？刂破魍ㄓ嵤褂弥鲝募夹g(shù)，即主機(jī)能起動數(shù)據(jù)傳輸，稱查詢。典應(yīng)的主機(jī)設(shè)備應(yīng)包括主處理器和編程器。 主機(jī)可對各從機(jī)尋址，發(fā)出廣播信息，從機(jī)返回信息作為對查詢的響應(yīng)。若在接收信息時出現(xiàn)一個錯誤或從機(jī)不能執(zhí)行要求的動作時，從機(jī)會組織一個錯誤信息。 在其它總線上傳輸數(shù)據(jù) 除標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 功能外，有些 Modcon 控制器內(nèi)置端口或總線適配器，在 Modbus+總線上實現(xiàn)通訊或使用網(wǎng)絡(luò)適配器，在 MAP 網(wǎng)絡(luò)上通訊。因此，一臺控制器既可作為從機(jī)，也可作為主機(jī)，常提供多重的內(nèi)部通道，允許并列處理主機(jī)和從機(jī)傳輸數(shù)據(jù) 在信息級，盡管網(wǎng)絡(luò)通訊方法是對等的，但 Modbus 協(xié)議仍采用主從方式，若一臺控制器作為主機(jī)設(shè)備發(fā)送一個信息，則可從一臺從機(jī)設(shè)備返回一個響應(yīng)，類似，當(dāng)一臺控制器接受信息時，它就組織一個從機(jī)設(shè)備的響應(yīng)信息，并返回至原發(fā)送信息的控制器。數(shù)據(jù)字節(jié)中包含從機(jī)須執(zhí)行功能的各附 加信息，如功能代碼 03 將查詢從機(jī)，并讀保持寄存器。該數(shù)據(jù)區(qū)必須含有告之從機(jī)讀取寄存器的起始地址及數(shù)量，錯誤校驗區(qū)的一些信息，為從機(jī)提供一種校驗方法，以保證信息內(nèi)容的完整性。如出現(xiàn)錯誤，則修改功能碼，指明為錯誤響應(yīng)。 主機(jī)查詢信息 設(shè)備地址 功能代碼 8 位 數(shù)據(jù)字節(jié) 錯誤校驗 設(shè)備地址 功 能代碼 8 位 數(shù)據(jù)字節(jié) 錯誤校驗 從機(jī)響應(yīng)信息 PIMBUS300 Modbus Protocol 5 兩種串行傳輸模式 控制器可使用 ASCII 或 RTU 通訊模式，在標(biāo)準(zhǔn) Modbus 上通訊。 (波特率，奇偶校驗等 )，在 Modbus 總線上的所有設(shè)備應(yīng)具有相同的通訊模式和串行通訊參數(shù)。它定義了總線上串行傳輸信息區(qū)的“位”的含義，決定信息打包及解碼方法。 ASCII 模式 當(dāng)控制器以 ASCII 模式在 Modbus 總線上進(jìn)行通訊時，一個信息中的每 8 位字節(jié)作為 2 個 ASCII 字符傳輸?shù)?，這種模式的主要優(yōu)點是允許字符之間的時間間隔長達(dá) IS，也不會出現(xiàn)錯誤。 RTU 模式中每個字節(jié)的格式： 編碼系統(tǒng)： 8 位二進(jìn)制，十六進(jìn)制 09， AF 數(shù)據(jù)位： 1 起始位 8 位數(shù)據(jù)，低位先送 奇 /偶校驗時 1 位；無奇偶校驗時 0 位 停止位 1 位 (帶校驗 )?？蓹z測部分信息，錯誤可作為一種結(jié)果設(shè)定。 ASCII 幀 在 ASCII 模式中，以 (:)號 (ASCII3AH)表示信息開始，以 回撤一換行鍵 (CRLF) (ASCII OD 和 OAH)表示信息結(jié)束。網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備連續(xù)檢測并接收一個冒號 (:)時，每臺設(shè)備對地址區(qū)解碼，找出要尋址的設(shè)備。 典型的信息幀見下表 開始 地址 功能 數(shù)據(jù) 縱向冗余檢查 結(jié)束 1 字符 2 字符 2 字符 n 字符 2 字符 2 字符 Modbus Protocol PIMBUS300 6 ： 圖 3 ASCII 信息幀 例外： 對于 584 和 984A/B/X控制器，一個 ASCII信息可在 LRC區(qū)后正常終止，而 不需發(fā)送 CRLF字符，此時出現(xiàn) IS 的時間間隔，控制器也將認(rèn)為是正常中斷。接著，第一個區(qū)的數(shù)據(jù)為設(shè)備地址。 網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備連續(xù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)上的信息，包括靜止時間。發(fā)送完最后一個字符號后，也有一個 個字符的靜止時間，然后才能發(fā)送一個新的信息。如果在發(fā)送幀信息期間，出現(xiàn)大于 個字符的靜止時間時，則接收設(shè)備刷新不完整的信息，并假設(shè)下一個地址數(shù)據(jù)。 5 個字符的靜止時間）這將會產(chǎn)生一個錯誤。 開始 地址 功能 數(shù)據(jù) 校驗 終止 T1T2T3T4 8 B位 S 8 B位 S N8 B位 S 16B位 S T1T2T3T4 圖 4 RTU 信息幀 Modbus 信息幀 (Continued) 地址設(shè)置 信息地址包括 2 個字符 (ASCII)或 8 位 (RTU)，有效的從機(jī)設(shè)備地址范圍 0247,(十進(jìn)制 )，各從機(jī)設(shè)備的尋址范圍為 1247。從機(jī)響應(yīng)時，把自己的地址放入響應(yīng)信息的地址區(qū)，讓主機(jī)識別已作出響應(yīng)的從機(jī)地址。當(dāng) Modbus 協(xié)議用于高級網(wǎng)絡(luò)時，則不允許廣播或其它方式替代。 功能碼設(shè)置 信息幀功能代碼包括字符 (ASCII)或 8 位 (RTU)。還有一些代碼留作將來使用，有關(guān)功能代替碼的設(shè)置將在第 2 章說明。如讀一組離散式線圈或輸入信號的 ON/OFF 狀態(tài)，讀一組寄存器的數(shù)據(jù)，讀從機(jī)的診斷狀態(tài)，寫線圈（或寄存器），允許下截、記錄、確認(rèn)從機(jī)內(nèi)的程序等。 如，主機(jī) 要求從機(jī)讀一組保持寄存器時，則發(fā)送信息的功能碼為： 0000 0011 (十六進(jìn)制 03) 若從機(jī)正確接收請求的動作信息后，則返回相同的代碼值作為正常響應(yīng)。主機(jī)設(shè)備的應(yīng)用程序負(fù)責(zé)處理不正常響應(yīng)，典型處理過程是主機(jī)把對信息的測試和診斷送給從機(jī)，并通知操作者。 PIMBUS300 Modbus Protocol 7 主機(jī)向從機(jī)設(shè)備發(fā)送的信息數(shù)據(jù)中包含了從機(jī)執(zhí)行主機(jī)功能代碼中規(guī)定的請求動作，如離散量寄存器地址，處理對象的數(shù)目，以及實際的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)等。又如，主機(jī)要在一從機(jī)中寫一組寄存器，（則功能代碼為 10H）。 若無錯誤出現(xiàn)，從機(jī)向主機(jī)的響 應(yīng)信息中包含了請求數(shù)據(jù)，若有錯誤出現(xiàn)，則數(shù)據(jù)中有一個不正常代碼，使主機(jī)能判斷并作出下一步的動作。此時，從機(jī)不需要其他附加的信息，功能代碼只規(guī)定了該動作。 SDCII 使用 ASCII 方式時，錯誤校驗碼為 2 個 ASCII 字符，錯誤校驗字符是 LRC 校驗結(jié)果。 RTU 使 用 RTU 方式時，錯誤校驗碼為一個 16 位的值， 2 個 8 位字節(jié)。 CRC校驗信息幀是最后的一個數(shù)據(jù)，得到的校驗碼先送低位字節(jié)，后送高位字節(jié)，所以 CRC碼的高位字節(jié)是最后被傳送的信息。從機(jī)設(shè)備在接收信息過程中校驗每個字符和整個信息。該間隔應(yīng)有足夠的時間來滿足從機(jī)的正常響應(yīng)。從機(jī)不再向主機(jī)返回響應(yīng)信息。注意：主機(jī)向?qū)嶋H并未存在的從機(jī)發(fā)送信息時 也會引起超時出錯信號。在這些網(wǎng)絡(luò)中，不再運(yùn)用 Modbus中的 LRC 或 CRC校驗方法。若信息已發(fā)送，但從機(jī)設(shè)備未作響應(yīng)，則主機(jī)通過程序檢查后發(fā)出一個超時錯誤。何論是奇或偶校驗，它均會計算每個字符數(shù)據(jù)中值為“ 1”的位數(shù)， ASCII方式為位數(shù)據(jù)； RTU方式為 8位數(shù)據(jù)。如采用奇校驗方式時，則 “ 1”的總位數(shù)為奇數(shù)，即 5。在 Modbus 總線上的所有設(shè)備必須采用相同的奇偶校驗方式。如采用奇數(shù)校驗方式時，一個包含 3個“ 1”位的數(shù)據(jù)丟失 2 個“ 1”位時，其結(jié)果仍然是奇數(shù)。 LRC 校驗 ASCII 方式時，數(shù)據(jù)中包含錯誤校驗碼，采用 LRC 校驗方法時， LRC校驗信息以冒號“ :”開始，以 CRLF字符作為結(jié)束。 LRC 校驗碼為 1個字節(jié)， 8 位二進(jìn)制值，由發(fā)送設(shè)備計算 LRC值。并與收到的 LRC 的實際值進(jìn)行比較，若二者不一致，亦產(chǎn)生一個錯誤。用于主計算機(jī) 時請查閱附錄 C 中的一個實例，它詳細(xì)說明LRC 的校驗的過程。它忽略信息中單個字符數(shù)據(jù)的奇偶校驗方法。由發(fā)送設(shè)備計算 CRC 值，并把它附到信息中去。起始位，停止位和校驗位不參與 CRC 計算。 重復(fù)上述處理過程，直至移位 8次，最后一次 (第 8次 )移位后，下一個 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)與寄存器的當(dāng)前值異或，再重復(fù)上述過程。 CRC 值附加到信息時，低位在先，高位在后。用于主計算機(jī)時，可查閱附錄 C 中的一個實例，它詳細(xì)說明了 CRC 的校驗。 Modbus 信息中的數(shù)據(jù)地址 Modbus 信息中的所有數(shù)據(jù)地址以零作為基準(zhǔn)，各項數(shù)據(jù)的第一個數(shù)據(jù)地址的編號為 0 如： ? 在可編程控制器中“ coil 1”在 Modbus 信息中其地址值表示為 0000 ? Coil 127(十進(jìn)制 )在 Modbus 信息中則為 007EH(126 十進(jìn)制 ) ? 保持寄存器 40001，在信息中數(shù)據(jù)地址為寄存器 0000。 ? 保持寄存器 40108 尋址寄存器地址為 006B hex(＋進(jìn)制 107) Modbus 信息中區(qū)內(nèi)容 圖 7 為一個例子，說明了 Modbus 的查詢信息，圖 8 為正常響應(yīng)的例子，這兩例子中的數(shù)據(jù)均是 16 進(jìn)制的，也表示了以 ASCLL或 RTU 方式構(gòu)成數(shù)據(jù)幀的方法。注意，該信息規(guī)定了寄存器的起始地址為 0107 (006BH)。因無論是 ASCII方式還是 RTU方式，它表明了附在數(shù)據(jù)區(qū)中 8 位字節(jié)的數(shù)量。 如 RTU 方式時， 63H 用一個字節(jié) (01100011)發(fā)送，而用 ASCII 方式時，發(fā)送需 2 個字節(jié)，即 ASCII“ 6” (0110110)和ASCII“ 3” (0110011)。 字節(jié)數(shù)使用方法： 當(dāng)在緩沖區(qū)組織響應(yīng)信息時，“字節(jié)數(shù)”區(qū)域中的值應(yīng)與該信息中數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)相等。 RESPONSE Field Name Header Slave Address Function Byte Count Data Hi Data Lo Data Hi Data Lo Data Hi Data Lo Error Check Trailer Example (Hex) 06 03 06 02 2B 00 00 00 63 Total Bytes: ASCII Characters :(colon) 0 6 0 3 0 6 0 2 2 B 0 0 0 0 0 0 6 3 LRC (2 chars.) CR LF 23 RTU 8Bit Field None 0000 0110