modbus协议解析

1、目录1、Modbus简介21.1MODBUS功能码简述31.2功能码说明31.3寄存器种类说明41.4 PLC位置和协议位置区别41.4.1 寄存器PLC位置41.4.2 寄存器协议位置42.MODBUS指令说明52.1 读线圈寄存器01H52.2 读离散输入寄存器 02H62.3 读保持寄存器 03H72.4 读输入寄存器 04H82.5 写单个线圈寄存器 05H92.6 写单个保持寄存器 06H102.7 写多个线圈寄存器 0FH112.8 写多个保持寄存器10H1213 / 131、Modbus简介  Modbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发

2、明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。ModBus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。ModBus网络只有一个主机，所有通信都由他发出。网络可支持247个之多的远程从属控制器，但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定.Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：(1)标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，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。(2)Modbu

3、s可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。(3)Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。其传输模式有：RTU、ASSCII 、TCP图1 modbus结构示意图1.1MODBUS功能码简述    下表列出MODBUS支持的部分功能代码：以十进制表示。表1.1 MODBUS部分功能码代码中文名称寄存器PLC位置位操作/字操作操作数量01读线圈状态00001-09999位操作单个或多个02读离散输入状态10001-19999位操作单个或多个03读保持寄存器40001-49999字操作单个

4、或多个04读输入寄存器30001-39999字操作单个或多个05写单个线圈00001-09999位操作单个06写单个保持寄存器40001-49999字操作单个15写多个线圈00001-09999位操作多个16写多个保持寄存器40001-49999字操作多个1.2功能码说明    功能码可以分为位操作和字操作两类。位操作的最小单位为BIT，字操作的最小单位为两个字节。        【位操作指令】    读线圈状态01H，读(离散)输入状态02H，写单个线圈06H和写多个线圈0FH。   

5、60;   【字操作指令】    读保持寄存器03H，写单个寄存器06H，写多个保持寄存器10H。1.2寄存器位置分配表1.2 MODBUS寄存器位置分配寄存器PLC位置寄存器协议位置适用功能寄存器种类读写状态00001-099990000H-FFFFH01H 05H 0FH线圈状态可读可写10001-199990000H-FFFFH02H离散输入状态可读30001-399990000H-FFFFH04H输入寄存器可读40001-499990000H-FFFFH03H 06H 0FH保持寄存器可读可写 1.3寄存器种类说明表1.3 MODBUS寄存器种类

6、说明寄存器种类说明PLC类比举例说明线圈状态输出端口。可设定端口的输出状态，也可以读取该位的输出状态。可分为两种不同的执行状态，例如保持型或边沿触发型。DO数字量输出电磁阀输出，MOSFET输出，LED显示等。离散输入状态输入端口。通过外部设定改变输入状态，可读但不可写。DI数字量输入拨码开关，接近开关等。保持寄存器输出参数或保持参数，控制器运行时被设定的某些参数。可读可写。AO模拟量输出模拟量输出设定值，PID运行参数，变量阀输出大小，传感器报警上限下限。输入寄存器输入参数。控制器运行时从外部设备获得的参数。可读但不可写。AI模拟量输入模拟量输入1.4 PLC位置和协议位置区别 

7、  PLC位置可以理解为协议位置的变种，在触摸屏和PLC编程中应用较为广泛。1.4.1 寄存器PLC位置    寄存器PLC位置指存放于控制器中的位置，这些控制器可以是PLC，也可以使触摸屏，或是文本显示器。PLC位置一般采用10进制描述，共有5位，其中第一位代码寄存器类型。第一位数字和寄存器类型的对应关系如表1所示。PLC位置例如40001、30002等。1.4.2 寄存器协议位置    寄存器协议位置指指通信时使用的寄存器位置，例如PLC位置40001对应寻址位置0x0000，40002对应寻址位置0x0001，寄存器寻址位置一般使用16进

8、制描述。再如，PLC寄存器位置40003对应协议位置0002，PLC寄存器位置30003对应协议位置0002，虽然两个PLC寄存器寄存器通信时使用相同的位置，但是需要使用不同的命令访问，所以访问时不存在冲突。2.MODBUS指令说明2.1 读线圈寄存器01H1) 描述：读MODBUS从机线圈寄存器当前状态。2) 查询：例如从机位置为11H，线圈寄存器的起始位置为0013H，结束位置为0037H。该次查询总共访问37个线圈寄存器。表2.1.1 读线圈寄存器查询 Hex从机位置11功能码01寄存器起始位置高字节00寄存器起始位置低字节13寄存器数量高字节00寄存器数量低字节25CRC校验

9、高字节0ECRC校验低字节84  3) 响应响应负载中的各线圈状态与数据内容每位相对应。1代表ON，0代表OFF。若返回的线圈数不为8的倍数，则在最后数据字节未尾使用0代替。表2.1.2 读线圈寄存器响应 Hex从机位置11功能码01返回字节数05数据1(线圈0013H-线圈001AH)CD数据2(线圈001BH-线圈0022H)6B数据3(线圈0023H-线圈002AH)B2数据4(线圈0032H-线圈002BH)0E数据5(线圈0037H-线圈0033H)1BCRC校验高字节45CRC校验低字节E6线圈0013H到线圈001AH的状态为CDH，二进制值为110

10、01101，该字节的最高字节为线圈001AH，最低字节为线圈0013H。线圈001AH到线圈0013H的状态分别为ON-ON-OFF-OFF-ON-ON-OFF-ON。表2.1.3 线圈0013H到001A状态001AH0019H0018H0017H0016H0015H0014H0013HONONOFFOFFONONOFFON最后一个数据字节中，线圈0033H到线圈0037状态为1BH(二进制00011011)，线圈0037H是左数第4位，线圈0033H为该字节的最低字节，线圈0037H至线圈0033H的状态分别为ON-ON-OFF-ON-ON，剩余3位使用0填充。表2.1.4 线圈0033H

11、到线圈0037状态003AH0039H0038H0037H0036H0035H0034H0033H填充填充填充ONONOFFONON2.2 读离散输入寄存器 02H1) 说明读离散输入寄存器状态。2) 查询从机位置为11H。离散输入寄存器的起始位置为00C4H，结束寄存器位置为00D9H。总共访问32个离散输入寄存器。表 2.2.1 读离散输入寄存器查询 Hex从机位置11功能码02寄存器位置高字节00寄存器位置低字节C4寄存器数量高字节00寄存器数量低字节16CRC校验高字节BACRC校验低字节A9 3) 响应响应各离散输入寄存器状态，分别对应数据区中的每位值，1 代表O

12、N；0 代表OFF。第一个数据字节的LSB(最低字节)为查询的寻址位置，其他输入口按顺序在该字节中由低字节向高字节排列，直到填充满8位。下一个字节中的8个输入位也是从低字节到高字节排列。若返回的输入位数不是8的倍数，则在最后的数据字节中的剩余位至该字节的最高位使用0填充。表2.2.1 读输入寄存器响应 Hex从机位置11功能码02返回字节数03数据1(00C4H-00CBH)AC数据2(00CCH-00D3H)DB数据3(00D4H-00D9H)35CRC校验高字节20CRC校验低字节18离散输入寄存器00D4H到00D9H的状态为35H (二进制00110101)。输入寄存器00D

13、9H为左数第3位，输入寄存器00D4为最低位，输入寄存器00D9H到00D4H的状态分别为ON-ON-OFF-ON-OFF-ON。00DBH寄存器和00DAH寄存器被0填充。表2.2.2 离散输入寄存器00C4H到00DBH状态00CBH00CAH00C9H00C8H00C7H00C6H00C5H00C4H0011010100D3H00D2H00D1H00D0H00CFH00CEH00CDH00CCH1110101100DBH00DAH00D9H00D8H00D7H00D6H00D5H00D4H填充填充1101012.3 读保持寄存器 03H1) 说明读保持寄存器。可读取单个或多个保持寄存器。

14、2) 查询从机位置为11H。保持寄存器的起始位置为006BH，结束位置为006DH。该次查询总共访问3个保持寄存器。表2.3.1 读保持寄存器-查询 Hex从机位置11功能码03寄存器位置高字节00寄存器位置低字节6B寄存器数量高字节00寄存器数量低字节03CRC高字节76CRC低字节87 3) 响应保持寄存器的长度为2个字节。对于单个保持寄存器而言，寄存器高字节数据先被传输，低字节数据后被传输。保持寄存器之间，低位置寄存器先被传输，高位置寄存器后被传输。表2.3.2 读保持寄存器-响应 Hex从机位置11功能码03字节数06数据1高字节(006BH)00数据1低

15、字节(006BH)6B数据2高字节(006CH)00数据2 低字节(006CH)13数据3高字节(006DH)00数据3低字节(006DH)00CRC高字节38CRC低字节B9 表2.3.3 保持寄存器006BH到006DH结果006BH高字节006BH低字节006CH高字节006CH低字节006DH高字节006DH低字节006B00130000  2.4 读输入寄存器 04H1) 说明读输入寄存器命令。该命令支持单个寄存器访问也支持多个寄存器访问。2) 查询从机位置为11H。输入寄存器的起始位置为0008H，寄存器的结束位置为0009H。本次访问访问2个输入寄存

16、器。表2.4.1 读输入寄存器-查询 Hex格式从机位置11功能码04寄存器起始位置高字节00寄存器起始位置低字节08寄存器个数高字节00寄存器个数低字节02CRC高字节F2CRC低字节99 3) 响应输入寄存器长度为2个字节。对于单个输入寄存器而言，寄存器高字节数据先被传输，低字节数据后被传输。输入寄存器之间，低位置寄存器先被传输，高位置寄存器后被传输。表2.4.2 读寄存器-响应 Hex格式从机位置11功能码04字节数04数据1高字节(0008H)00数据1低字节(0008H)0A数据2高字节(0009H)00数据2低字节(0009H)0BCRC高字节8BCR

17、C低字节80表2.4.3 输入寄存器0008H到0009H结果006BH高字节006BH低字节006CH高字节006CH低字节000A000B2.5 写单个线圈寄存器 05H1) 说明写单个线圈寄存器。FF00H值请求线圈处于ON状态，0000H值请求线圈处于OFF状态。05H指令设置单个线圈的状态，15H指令可以设置多个线圈的状态，两个指令虽然都设定线圈的ON/OFF状态，但是ON/OFF的表达方式却不同。2) 查询从机位置为11H，线圈寄存器的位置为00ACH。使00ACH线圈处于ON状态，即数据内容为FF00H。表2.5.1 写单个线圈-查询 Hex从机位置11功能码05寄存器

18、位置高字节00寄存器位置低字节AC数据1高字节FF数据2低字节00CRC校验高字节4ECRC校验低字节8B  3) 响应2.5.1强制单个线圈响应 Hex从机位置11功能码05寄存器位置高字节00寄存器位置低字节AC寄存器1高字节FF寄存器1低字节00CRC校验高字节4ECRC校验低字节8B  2.6 写单个保持寄存器 06H1) 说明写保持寄存器。注意06指令只能操作单个保持寄存器，16指令可以设置单个或多个保持寄存器。2) 查询从机位置为11H。保持寄存器位置为0001H。寄存器内容为0003H。表2.6.1 写单个保持寄存器查询 

19、;Hex从机位置11功能码06寄存器位置高字节00寄存器位置低字节01数据1高字节00数据1低字节01CRC校验高字节9ACRC校验低字节9B  3) 响应表2.6.2 写单个保持寄存器响应 Hex从机位置11功能码06寄存器位置高字节00寄存器位置低字节01寄存器数量高字节00寄存器数量低字节01CRC校验高字节1BCRC校验低字节5A2.7 写多个线圈寄存器 0FH1) 说明写多个线圈寄存器。若数据区的某位值为“1”表示被请求的相应线圈状态为ON，若某位值为“0”，则为状态为OFF。2) 查询从机位置为11H，线圈寄存器的起始位置为0013H，线圈寄存器的结束

20、位置为001CH。总共访问10个寄存器。寄存器内容如下表所示。表2.7.1 线圈寄存器0013H到001CH001AH0019H0018H0017H0016H0015H0014H0013H110011010022H0021H0020H001FH001EH001DH001CH001BH00000001传输的第一个字节 CDH 对应线圈为0013H到001AH，LSB（最低位）对应线圈0013H，传输第二个字节为 01H，对应的线圈为001BH到001CH，LSB 对应线圈001CH，其余未使用位使用0 填充。表2.7.1 写多个线圈寄存器查询 Hex从机位置11功能码0F寄存器位置高字节00寄存器位置低字节13寄存器数量高字节00寄存器数量低字节0A字节数02数据1(0013H-001AH)CD数据2(001BH-001CH)01C