MODBUS协议详情(功能码及报文解析汇报)

1、MODBUS 协议Modbus 是一种串行通信协议，是 Modicon 于1979年，为使 用可编程逻辑控制器(PLC)而发表的。事实上，它已经成为工业领 域通信协议标准，并且现在是工业电子设备之间相当常用的连接方 式。Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：公开发表并且无版税要求相对容易的工业网络部署对供应商来说，修改移动原生的位或字节没有很多限制Modbus允许多个设备连接在同一个网络上进行通信，举个例 子，一个由测量温度和湿度的装置，并且将结果发送给计算机。在数 据采集与监视控制系统(SCADA)中，Modbus通常用来连接监控 计算机和 remote terminal un

2、it (RTU)。Modbus协议目前存在用于串口、以太网以及其他支持互联网 协议的网络的版本。大多数Modbus设备通信通过串口 EIA-485物理层进行1。对于串行连接，存在两个变种，它们在数值数据表示不同和协议 细节上略有不同。Modbus RTU是一种紧凑的，采用二进制表示数 据的方式，Modbus ASCII是一种人类可读的，冗长的表示方式。 这两个变种都使用串行通讯(serial communication )方式。RTU 格式后续的命令/数据带有 循环冗余校验的校验和，而ASCII格式采 用纵向冗余校验的校验和。被配置为 RTU变种的节点不会和设置为 ASCII变种的节点通信，反

3、之亦然。对于通过TCP/IP （例如以太网）的连接，存在多个 Modbus/TCP变种，这种方式不需要校验和的计算。对于所有的这三种通信协议在数据模型和功能调用上都是相同的，只有封装方式是不同的。Modbus 有一个扩展版本 Modbus Plus（Modbus+ 或者 MB+），不过此协定是 Modicon 专有的，和 Modbus 不同。它需要一 个专门的协处理器来处理类似 HDLC的高速令牌旋转。它使用1Mb it/s的双绞线，并且每个节点都有转换隔离装置，是一种采用转换/ 边缘触发而不是电压/水平触发的装置。 连接Modbus Plus到计算 机需要特别的接口，通常是支持ISA （SA

4、85 ） ,PCI或者PCMCIA总 线的板卡。Modbus 协议是一个 master/slave 架构的协议。有一个节点是master节点，其他使用Modbus 协议参与通信的节点是 slave 节点。每一个slave设备都有一个唯一的地址。在串行和MB+网络 中，只有被指定为主节点的节点可以启动一个命令（在以太网上，任 何一个设备都能发送一个Modbus命令，但是通常也只有一个主节 点设备启动指令）。一个ModBus命令包含了打算执行的设备的 Modbus地址。所 有设备都会收到命令，但只有指定位置的设备会执行及回应指令（地址0例外，指定地址0的指令是广播指令，所有收到指令的设备都 会执行

5、，不过不回应指令）。所有的 Modbus命令包含了检查码， 以确定到达的命令没有被破坏。基本的ModBus命令能指令一个RTU改变它的寄存器的某个值，控制或者读取一个I/O端口，以及指挥 设备回送一个或者多个其寄存器中的数据。有许多 modems 和网关支持 Modbus 协议，因为 Modbus 协 议很简单而且容易复制。它们当中一些为这个协议特别设计的。 有使 用有线、无线通信甚至短消息和GPRS的不同实现。不过设计者需要 克服一些包括高延迟和时序的问题。MODBUS通信过程如下图MODBUS RTU报文格式设备地功能代CRC校起始位数据结束符址码验T1-T2-T3-TT1-T2-T3-T

6、8Bit8Bitn 个 8Bit16Bit44MODBUSASCII报文格式设备地LRC校起始位功能代码 数据结束符址验2个字2个字1个字符2个字符n个字符2个字符符符实际上MODBUS RTU与ASCII的内容是完全相同的，不同的 的ASCII方式用“：”标识帧起始，用“ CR LF”标识帧结束。校验 采用LRC，把RTU帧中一个字节的内容换成了 2个ASCII字符。比 如在RTU方式下设备地址01只有一个字节，在ASCII方式下转换 成字符串“ 01 ”（ 16进制的30 31 ）。MODBUS TCP中的设备标识，功能码等与 MODBUS RTU相 同，可以认为是在MODBUS RTU报

7、文的前边加了一个头，去掉了 CRC校验这个尾。MODBUS协议定义了 4种基本数据类型：可读写位数据，只读 位数据，只读16位数据，可读写16位数据。这些数据分别被称为 线圈状态，输入状态，输入寄存器，保持寄存器。MODBUS协议中定义的这些数据都是一个从地址 1开始的数 组，访问时需要指明从哪个地址开始访问，访问多少个数据。下表是 MODBUS的功能码。ModBus功能码功能作用码名称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)在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制03读取保持寄存器值在一个或多个输入寄存器中取得当前的

8、二进制04读取输入寄存器值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把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评 08 回送诊断校验鉴09 编程（只用于484）使主机模拟编程器作用，修改 PC从机逻辑可使主机与一台正在执行长程序任务从机通10 控询（只用于484）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，本功能码才发送可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成11 读取事件计数功，尤其是该命令

9、或其他应答产生通信错误时可是主机检索每台从机的ModBus事务处理12 读取通信事件记录通信事件记录。如果某项事务处理完成，记录会给出有关错误编程（184/384 48413 可使主机模拟编程器功能修改 PC从机逻辑584）可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控探询（184/384 48414 询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功584）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16171819202122 -6465 -7273 -119120 /127128 '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可使主机判断编址从机的类型及该

10、从机运行指 报告从机标识示灯的状态（884 和 MICRO可使主机模拟编程功能，修改 PC状态逻辑 84）发生非可修改错误后，是从机复位于已知状态, 重置通信链路可重置顺序字节读取通用参数显示扩展存储器文件中的数据信息（584L）写入通用参数把通用参数写入扩展存储文件，或修改之（584L）保留作扩展功能备用保留以备用户功能留作用户功能的扩展编码 所用非法功能保留留作内部作用保留用于异常应答255各个功能码对应的数据类型代码功能数据类型01读位02读位03读16位整型04读16位整型05写位06写整16位整型15写位16写整16位整型MODBUS协议相当复杂，但是常用的命令也就简单的几个，01

11、,02，03，04，05，06，15，16 号命令。各个命令的功能和报文如下：01命令读取线圈状态 MODBUS 地址00001MODBUS 请求功能码1 BYTE0X01起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF读取数量2 BYTE1 TO 2000(0X7D0)MODBUS 响应功能码1 BYTE0X01字节计数1 BYTEN线圈状态n BYTEn =N or N+1N =读取数量/8如果余数不为0则N=N+1错误响应功能码1 BYTE0X01+ 0X80错误代码1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or0x4举例请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码0

12、1功能码01起始地址咼（字节）00字节计数03起始地址低（字节）1327 (h )20状态CD读取数量高（字节）0035 (h )28状态6B读取数量低（字节）1338 (h )36状态0502命令 读取输入状态 MODBUS 地址10001MODBUS 请求功能码1 BYTE0X02起始地址2 BYTE0X0000 TO OXFFFF读取数量2 BYTE1 TO 2000(0X7D0)MODBUS 响应功能码1 BYTE0X02字节计数1 BYTEN输入状态n BYTEn =N or N+1N =读取数量/8如果余数不为0则N=N+1错误响应功能码1 BYTE0X02+ 0X80错误代码1

13、BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or0x4举例请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码02功能码02起始地址咼（字节）00字节计数03起始地址低（字节）C4204(h)197状态AC读取数量高（字节）00212(h)205状态DB读取数量低（字节）16218(h)213状态3503读保持寄存器 MODBUS 地址40001MODBUS 请求功能码1 BYTE0X03起始地址2 BYTE0X0000 TO OXFFFF读取数量2 BYTE1 TO 125(0X7D)MODBUS 响应功能码1 BYTE0X03字节计数1 BYTEN*2输入状态N*2 BYTE错误响应功能

14、码1 BYTE0X03+ 0X80错误代码1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or0x4举例请求响应域名称数据（hex）域名称数据（hex）功能码03功能码03起始地址咼（字节）00字节计数06起始地址低（字节）6B寄存器高（108 ）02读取数量高（字节）00寄存器低（108 ）2B读取数量低（字节）03寄存器高（109 ）00寄存器低（109 ）00寄存器高（110 ）00寄存器低（110 ）6404输入寄存器 MODBUS 地址30001MODBUS 请求功能码1 BYTE0X04起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF读取数量2 BYTE1 TO 125(0X7

15、D)MODBUS 响应功能码1 BYTE0X04字节计数1 BYTEN*2输入状态N*2 BYTE错误响应功能码1 BYTE0X04+ 0X80举例请求响应域名称数据（hex ）域名称数据（hex）功能码04功能码04起始地址咼（字节）00字节计数02起始地址低（字节）08输入寄存器高（9）00读取数量高（字节）00输入寄存器低（9）0A读取数量低（字节）010x4错误代码1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or0x405设置单个继电器状态MODBUS 请求功能码1 BYTE0X05设置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置内容2 BYTE0x0000 OR 0XFF

16、000x0000释放继电器0xff00 吸合继电器MODBUS 响应功能码1 BYTE0X05设置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置内容2 BYTE0x0000 OR 0XFF00错误响应功能码1 BYTE0X05+ 0X80错误代码1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or0x4举例（吸合6号继电器）请求响应域名称数据（hex ）域名称数据（hex）功能码05功能码05设置地址高（字节）00设置地址高（字节）00设置地址低（字节）05设置地址低（字节）05设置内容咼（字节）FF设置内容高（字节）FF设置内容低（字节）00设置内容低（字节）FF06设置单个保持寄存器

17、MODBUS 请求功能码1 BYTE0X06设置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置内容2 BYTE0x0000 to 0XFF00MODBUS 响应功能码1 BYTE0X06设置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置内容2 BYTE0x0000 to 0XFF00错误响应功能码1 BYTE0X06+ 0X80错误代码1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or0x4举例设置9号保持寄存器内容为25请求响应域名称数据（hex ）域名称数据（hex）功能码06功能码06设置地址高（字节）00设置地址高（字节）00设置地址低（字节）08设置地址低（字节）08设

18、置内容咼（字节）00设置内容高（字节）00设置内容低（字节）19设置内容低（字节）1915设置多个继电器状态MODBUS 请求功能码1 BYTEOXOF设置起始地址2 BYTE0X0000 TO OXFFFF设置长度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0字节计数1 BYTEN设置内容N BYTEMODBUS 响应功能码1 BYTE0X0F设置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置长度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0错误响应功能码1 BYTE0X0F+ 0X80错误代码1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or0x4举例设置继电器请求响应域名称数据（hex ）域名称数据（hex）功能码OF功能码0F设置地址高（字节）00设置地址高（字节）00设置地址低（字节）13设置地址低（字节）13设置数量高（字节）00设置数量高（字节）00设置数量低（字节）0A设置数量低（字节）0A字节计数02设置内容咼（字节）CD设置内容低（字节）0116设置多个保持寄存器MODBUS 请求功能码1 BYTE0X10设置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF设置长度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0字节计数1 BYTEN*2设置内容N*2 BYTEMODBUS