支持Modbus协议的PLC自由口通信
——基于RS486现场总线结构
摘要：本文首先简要介绍了ModBus协议的历史/特点和通信原理，然后将其原理应用于PLCs与PC组成的总线结构，以实现对交通灯/水箱/电梯和电机的总线式控制。本文具体的说明了应用ModBus协议的自由口通信实现的总线控制系统的硬件实现和软件实现，其中软件实现中又详细说明了协议的具体指令功能以及上位机的基于. NET平台的软件编程步骤。
关键词：PLC；自由口通信；ModBus；现场总线
Free Port Communication of PLC Support ModBus Communication Protocol——Based on Field Bus Structure of RS485
Abstract：This paper briefly introduces the ModBus protocol history / characteristics and communication principle, then the principle is applied to PLCs and PC consisting of bus structure, in order to achieve the traffic lights / tank / Elevator and a motor bus type control. This paper illustrates the specific application of ModBus protocol in the free port communication realization of fieldbus control system hardware and software, including software and a detailed description of the protocol specific instruction function and PC based on. NET platform software programming procedure.
Key Words：PLC；Free Port Communication；ModBus ；Field Bus Structure
引言
现场总线（Fieldbus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
1.Modbus协议简介
Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的。Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
当在一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。
在其它网络上，控制器使用对等技术通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。这样在单独的通信过程中，控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部通道可允许同时发生的传输进程。
1.1Modbus协议特点
（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。
（2）Modbus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。
1.2Modbus协议的查询——回应周期
（1）查询
查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功能的任何附加信息。例如功能代码03是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。数据段必须包含要告之从设备的信息：从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。
（2）回应
如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据：象寄存器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。
1.3Modbus协议的两种传输方式
控制器能设置为两种传输模式（ASCII或RTU）中的任何一种在标准的Modbus 网络通信。用户选择想要的模式，包括串口通信参数（波特率、校验方式等），
在配置每个控制器的时候，在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。所选的ASCII或RTU方式仅适用于标准的Modbus网络，它定义了在这些网络上连续传输的消息段的每一位，以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。在其它网络上（象MAP和Modbus Plus）Modbus消息被转成与串行传输无关的帧。
（1）ASCII模式
当控制器设为在Modbus网络上以ASCII（美国标准信息交换代码）模式通信，在消息中的每个8Bit字节都作为一个ASCII码（两个十六进制字符）发送。
这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。
代码系统：
·十六进制，ASCII字符0...9,A...F
· 消息中的每个ASCII字符都是一个十六进制字符组成
每个字节的位：
· 1个起始位
· 7个数据位，最小的有效位先发送
· 1个奇偶校验位，无校验则无
· 1个停止位（有校验时），2个Bit（无校验时）
错误检测域：
·LRC(纵向冗长检测)
（2）RTU模式
当控制器设为在Modbus网络上以RTU（远程终端单元）模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。
这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。
代码系统：
8位二进制，十六进制数0...9，A...F
消息中的每个8位域都是一个两个十六进制字符组成
每个字节的位：
·1个起始位
·8个数据位，最小的有效位先发送
·1个奇偶校验位，无校验则无
·1个停止位（有校验时），2个Bit（无校验时）
错误检测域：
·CRC(循环冗长检测)
CRC域是两个字节，包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器，然后调用一过程将消息中连续的8位字节各当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。CRC产生过程中，每个8位字符都单独和寄存器内容相异或（XOR），结果向最低有效位方向移动，最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测，如果LSB为1，寄存器单独和预置的值或一下，如果LSB为0，则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位（第8位）完成后，下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。最终寄存器中的值，是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。CRC添加到消息中时，低字节先加入，然后高字节。
2.硬件实现
2.1硬件需求：
（1）主机：安装windows XP的PC一台
（2）从机：PLC四个
（3）连线方式：USB转RS485串行线一个，RS485集线器一个，电线若干（4）实验模块：交通灯模块，水箱调节模块，电梯模块，电机模块2.1接线图：
3.软件实现
编程软件需求：
C#——Visual studio 2010
功能图——STEP7-Micro/WIN
3.1通用功能码定义：
3.2具体指令集设计
功能
码名称作用备注
01 读取线圈
状态Q
读取单个或多个线圈（数字量输出）的状态，返回任
意数量输出端子的ON/OFF状态
02 读取输入
状态I
读取单个或多个触点（数字量输入）的状态，返回任
意数量输入端子的ON/OFF状态
03 读取保持
变量寄存
器V
读取单个或多个保持寄存器，返回V存储区的内容，
保持器在ModBus中以字为单位（VW），在一个请求中
做多读取120个字
CPU221/222-VB
0.0~VB2047.7
共计2KB
CPU224/226-VB
0.0~VB5119.7
共计5KB
04 读取输入
寄存器AI
读取单个或多个模拟量输入寄存器，返回模拟量输入
值
05 强制单线
圈Q
写单个线圈（数字量输出），将数字量输出端子置位
制定的值
06 预置单寄
存器V
写单个保持寄存器，在S7-200的变量存储区V中写
入单个保持寄存器的值
07 读取异常
状态
读取8个内部线圈的ON/OFF状态，这8个线圈的地
址有控制器决定，用户可以将这些线圈定义以说明从
机状态，短报文适合迅速读取状态
08 回送诊断
校验读取诊断校验报文
09 编程（只用
于484）使主机的编程模拟器起作用以修改PC从机逻辑
10 控询（只用
于484）
可以使主机与一台正在执行长任务的从机通信，探寻
该从机是否已经完成操作任务，仅在含有9的功能码
发送后改命令才可发送
11 读取时间
计数
可使主机发出单询问，随即判断操作是否成功，尤其
是该命令或应答产生通信错误
12 读取通信
时间记录
可使主机检索每台从机的ModBus事务处理通信时间
记录。如果某项事务处理完成，记录会给出相关错误
13 编程使主机的编程模拟器起作用以修改PC从机逻辑
14 探寻可以使主机与一台正在执行长任务的从机通信，探寻该从机是否已经完成操作任务，仅在含有13的功能码发送后改命令才可发送
15 强制多线
圈Q
写多个线圈（数字量输出），在Q映像寄存器中写入
多个数字量输出值，输出的起始点必须是字节的最低
位，写入输出的端子数是8的整数倍
16 预置多寄
存器V
写多个保持寄存器，在S7-200的变量存储区V中写
入单个保持寄存器的值，在一个请求中做多写120
个字
CPU221/222-VB
0.0~VB2047.7
共计2KB
CPU224/226-VB
0.0~VB5119.7
共计5KB
17 报告从及
标识
可使主机判断编址从机的类型及该机运行指示灯的
状态
18 对884/M84
编程使主机的编程模拟器起作用以修改PC从机逻辑
自定义
20 读内部标
志位寄存
器M
读取单个或多个内部标志位寄存器，返回内部标志
位寄存器内容，以字节为单位
CPU226-M0.0~M
31.7共计32字
节
21 写内部标
志位寄存
器M 写单个或多个内部标志位寄存器，以字节为单位
CPU226-M0.0~M
31.7共计32字
节
22 读顺序控
制继电器S
读取单个或多个顺序控制继电器，返回顺序控制继
电器内容，以字节为单位
M0.0~M31.7共
计32字节
23 写顺序控
制继电器S 写单个或多个顺序控制继电器，以字节为单位
M0.0~M31.7共
计32字节
24 读特殊标
志寄存器
SM
CPU224-M0.0~M
178.7共计180
字节其中前
30个
-M0.0~M29.7为
只读
25 写特殊标
志寄存器
SM
CPU224-M0.0~M
178.7共计180
字节其中前
30个
-M0.0~M29.7为
只读
26 读局部存
储器L
S7-200-LB0.0~
LB63.7共计64
个最后4
个
-LB60.0~LB63.
7编程软件保留
27 写局部存
储器L
S7-200-LB0.0~
LB63.7共计64
个最后4
个
-LB60.0~LB63.
7编程软件保留
28 读定时器
存储器T
S7-200-T1~T25
5
29 写定时器
存储器T
S7-200-T1~T25
5
30 读计数器
存储器C
S7-200-C1~C25
5
31 写计数器
存储器C
S7-200-C1~C25
5
32 读模拟量
输入映像
寄存器AI 以字为单位，只读（同功能04）
CPU221没有
CPU222-AIW0~AIW30
CPU224/226/226XM-AIW0~AIW
33 写模拟量
输入映像
寄存器AI 以字为单位，只读，禁止使用
34 读模拟量
输出映像
寄存器AQ 以字为单位，只写，禁止使用
CPU221没有
CPU222-AQW0~AQW30
CPU224/226/226XM-AQW0~AQW
35 写模拟量
输出映像
寄存器AQ 以字为单位，只写
36 读累加器
AC
可以和存储器一样读/写。可以按字节，字，双字读
写。按字节或者字读写时，只使用了低8位或者低
16位
S7-200-AC0~AC
4共四个（双字）
37 写累加器AC
38 读高速计
数器
单脉冲输入，计数器最高频率达到30kHz，CPU221/222提供四个：
HC0~HC3，CPU224/226/226XM提供6个HC0~HC5 双脉冲输入，
计数器最高频率发到20kHz，CPU221/222提供两个：HC0~HC1，
CPU224/226/226XM提供4个HC0~HC3
39 写高速计数器
3.3常用指令具体设计
(1)功能码01H
主机请求格式：
[地址][01][起始线圈地址高8位][起始线圈地址低8位]+
[读取的线圈数高8位][读取的线圈数低8位]+
[CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]
从机相应格式：
[地址][01][返回的字节个数][数据1][……][ 数据n]+
[CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]
FF表示闭合，00表示断开
//待续
(2)功能码03H
代码功能：读寄存器模拟量。
计算机发送命令：
【设备地址】【命令号03】【起始寄存器地址高8位】【起始寄存器地址低8位】【读取的寄存器数高8位】【读取的寄存器数低8位】【CRC校验的高8位】】【CRC 校验的低8位】。例如：主机要读取02号设备起始地址为5的连续3格寄存器的值时，应该发送的报文为：02 03 OO 05 00 03【CRC高8位】【CRC低8位】。命令说明如下：
设备地址为02。
命令号：读模拟量的命令号固定为03。
起始地址高8位、低8位：表示读取的模拟量的起始地址，
例子中的起始地址是00 05。
寄存器数高8位、低8位：表示从起始地址开始读多少个模拟量。
例子中位3个模拟量。
需要注意的是：在返回的信息中一个模拟量需要返回两个字节。
设备响应：【设备地址】【命令号03】【返回的字节个数】【数据l】【数据2】?【数据n】【CRC校验高8位】【CRC校验低8位】。
例如：02号设备在接收到主机的上述查询报文后，就会返回报文：【02】【03】【06】【00】【03】【00】【12】【00】【10】【CRC高8位】【CRC低8位】，它表示5、6、7三个寄存器中的值分别为3、18、16。
(3)功能码05H
代码功能：写寄存器数字量。
计算机发送命令：
【设备地址】【命令号05】【需下置的寄存器地址高8位】【需下置的寄存器地址低8位】
【下置的数据高8位】【下置的数据低8位】【CRC校验的高8位】【CRC校验的低8位】。
仍取从机设备的地址为02为例，如收到的报文为：
【02】【05】【00】【AC】【FF】【00】【CRC高8位】【CRC低8位】。
上述报文命令说明如下：
设备地址位02。
命令号：置数字量的命令号为05。
需下置的寄存器地址高8位、低8位：表明了需要下置的开关的地址。
下置数据高8位、低8位：表明需要下置的开关量的状态。本例中把该开关
闭合。事实上，此处只可以是【FF】【00】表示闭合，【00】【00】表示断开，其他的数值是非法的。
注意：每一条命令只可能下置一个开关量的状态。
设备响应：如果成功，把计算机发送的命令原样返回，否则不响应。
以上所说都是在通讯无误情况下设备响应，当有错误发生时，功能代码将被修改，用以指出回应的消息是错误的，回文中功能代码+80H，同时数据段包含了描述此错误信息代码：
1表明从机能识别主机请求
2表示请求帧中的从机地址不存在
3表示主机的请求不允许
4表示从机不能完成请求。
从以上对03和05命令格式的分析说明：MODBUS功能的实现程序对于从机而言，无非就是向主机传送数据(如03功能)和向从机的寄存器设置数字量(05功能)。
向主机传送数据过程是：首先通过串口中断程序接收主机发送的报文，该报文保存在主机的OnTimer函数的receBuf[8]数组中，当receBuf[1]=3时，即功能码为03，则调用检查uart0的数据的CheckCmmoMODBUS函数，调用switch函数中的相应程序，先进行CRC-16校验，再读取寄存器值，寄存器的值读出后送人sendBuf[8]中，运行发送程序向主机发送采集的数据。
向从机寄存器设置数字量的过程如下：首先也是通过串口中断程序接收主机发送的报文，该报文保存在主机的OnTimer函数的receBuf[8]数组中，当receBuf[1]=5时，即功能码为05，调用检查uart0的数据的CheckCmmoMODBUS 函数，同样调用switch函数中的相应的程序，先进行CRC-16校验，然后判断来自主机需要设置的数字量是1还是0(这里FF00代表1，0000代表O)，然后对从机的寄存器设置相应的数字量，然后通过数据传输程序对相应的I/O端口设置为相应的数字量，返0主机表示成功。
3.4下位机（从机）程序设计
（1）主程序中添加：
（2）添加初始化子程序SBR_0
（3）添加接收完成中断子程序
（4）添加发送数据中断子程序
（5）添加接收中断子程序
3.5上位机程序设计
3.5.1交通灯
（1）打开串口子程序
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (serialPort1.IsOpen == false)
{
serialPort1.PortName = "COM3";
serialPort1.BaudRate = 9600;
serialPort1.DataBits = 8;
serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.None;
serialPort1.ReceivedBytesThreshold = 2;//每次接收2个
serialPort1.ReadBufferSize = 2;
serialPort1.Open();
}
if (serialPort1.IsOpen) MessageBox.Show("串口"+serialPort1.PortName+"已打开！", "系统提示");
}
（2）发送子程序
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
if (serialPort1.IsOpen)
{
byte[] send = { 0x04, 0x00, 0x0A };
serialPort1.Write(send, 0, send.Length);
}
}
（3）接收子程序
private void serialPort1_DataReceived(object sender,
System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)
{
textBox3.Text = "";
int length = serialPort1.ReadBufferSize;
int[] recv = new int[length];
for (int i = 0; i < length; i++)
{
recv[i] = serialPort1.ReadByte();
textBox3.Text += recv[i].ToString() + " ";
}
Q = recv[1] * 256 + recv[0];
textBox3.Text += Q.ToString() + " ";
textBox3.Text = "";
int p=Q;
for (int i = 0; i < 16; i++)
{
textBox3.Text += (p%2).ToString() ;
p = p / 2;
}
PaintArrows();
}
（4）数据处理与显示
void PaintArrows()
{
//EW_LEFT
if ((Q & EW_LEFT_RED) == EW_LEFT_RED && (Q & EW_LEFT_GREEN) == EW_LEFT_GREEN)
{
arrow[E_LEFT].color = Color.Yellow;
arrow[W_LEFT].color = Color.Yellow;
}
else if ((Q & EW_LEFT_RED) == EW_LEFT_RED)
{
arrow[E_LEFT].color = Color.Red;
arrow[W_LEFT].color = Color.Red;
}
else if ((Q & EW_LEFT_GREEN) == EW_LEFT_GREEN)
{
arrow[E_LEFT].color = Color.Green;
arrow[W_LEFT].color = Color.Green;
}
上海安标电子有限公司 ——PC39A接地电阻仪通信协议 通信协议： 波特率：9600数据位：8校验位：无停止位：1 上位机(计算机)： 字节号 1 2 3 4 5 6 7 8 意义ID Command 数据地址V alue CRC 注：1 ID：1个字节，由单机来定（0~255） 2 Command：1个字节，读：3或4，写：6 3 数据地址：2个字节，寄存器地址，读从100开始，写从200开始 4 V alue：2个字节，读：个数（以整型为单位），写：命令/ 数据（以整型为单位） 5 CRC：计算出CRC 下位机（PC39A）： 读数据，若正确 字节号 1 2 3 3+N (N=个数*2) 3+N+1 3+N+2 意义ID Command=3 / 4 数据个数数据CRC 注：1 ID：1个字节，由单机来定（0~255） 2 Command：1个字节，收到的上位机命令 3数据个数：1个字节，返回数据个数（以字节为单位） 4 V alue：N个字节，是返回上位机的数据 5 CRC：计算出CRC 写命令，若正确 返回收到的数据： 若错误 字节号 1 2 3 4 5 意义ID Command 数据CRC 注：1 ID：1个字节，由单机来定（0~255） 2 Command：1个字节，收到的上位机命令或上0x80, 如收到3，返回0x83 3数据：1个字节，错误的指令 错误指令 1:表示command不存在 2:表示数据地址超限 4 CRC：计算出CRC
例如读PC39A 电流数据: 机器地址为12,电流的数据地址100，数据为15.45(A) （一个整型数据） 主机： ID Command 数据地址 V alue CRC 16进制 0x0c 0x03 0x0064 0x0001 CRC_H CRC_L 10进制 12 3 100 1 CRC_H CRC_L 从机返回 如正确： ID Command 数据个数（以字节为单位） V alue CRC 16进制 0x0c 0x03 0x002 0x0609 CRC_H CRC_L 10进制 12 3 2 1545 CRC_H CRC_L 如错误： ID Command 数据 CRC 16进制 0x0c 0x83 0x02 CRC_H CRC_L 10进制 12 131 2 CRC_H CRC_L 例如发PC39A 启动命令: 机器地址为12,命令的地址200，数据为25000（25000表示启动） 主机： ID Command 数据地址 V alue CRC 16进制 0x0c 0x06 0x00c8 0x61a8 CRC_H CRC_L 10进制 12 6 200 25000 CRC_H CRC_L 从机返回 如正确： ID Command 数据地址 V alue CRC 16进制 0x0c 0x06 0x00c8 0x61a8 CRC_H CRC_L 10进制 12 6 200 25000 CRC_H CRC_L 如错误： ID Command 数据 CRC 16进制 0x0c 0x86 0x02 CRC_H CRC_L 10进制 12 134 2 CRC_H CRC_L 0011 10000110 错误码0x83 功能码0x06错误码0x86
基于Modbus协议实现单片机与PLC之间的通讯 来源：PLC&FA 作者：蔡晓燕赵兴群万遂人董鹏云 关键词：可编程控制器 Modbus 通讯协议 1 引言 HMI(人机界面)以其体积小，高性能，强实时等特点，越来越多的应用于工业自动化系统和设备中。它有字母、汉字、图形和图片等不同的显示，界面简单友好。配有长寿命的薄膜按钮键盘，操作简单。它一般采用具有集成度高、速度快、高可靠且价格低等优点的单片机[1]作为其核心控制器，以实现实时快速处理。PLC和单片机结合不仅可以提PLC的数据处理能力，还可以给用户带来友好简洁的界面。本文以Modbus通讯协议为例，详细讨论了一个人机系统中，如何用C51实现单片机和PLC之间通讯的实例。 2 Modbus通讯协议[4] Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信。 Modbus协议提供了主—从原则，即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。主设备查询的格式:设备地址(或广播，此时不需要回应)、功能代码、所有要发送的数据、和一错误检测域。从设备回应消息包括确认地址、功能码、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。 控制器能设置为两种传输模式:ASCII和RTU，在同样的波特率下，RTU可比ASCII方式传送更多的数据，所以采用KTU模式。 (1) 典型的RTU消息帧 典型的RTU消息帧如表1所示。
RTU消息帧的地址域包含8bit。可能的从设备地址是0...127(十进制)。其中地址0是用作广播地址，以使所有的从设备都能认识。主设备通过将要联络的从设备的地址放入消息中的地址域来选通从设备。当从设备发送回应消息时，它把自己的地址放入回应的地址域中，以便主设备知道是哪一个设备作出回应。 RTU消息帧中的功能代码域包含了8bits，当消息从主设备发往从设备时，功能代码域将告之从设备需要执行哪些行为;当从设备回应时，它使用功能代码域来指示是正常回应(无误)还是有某种错误发生(称作异议回应，一般是将功能码的最高位由0改为1)。 从主设备发给从设备消息的数据域包含附加的信息:从设备必须用于进行执行由功能代 码所定义的行为。这包括了像不连续的寄存器地址，要处理项的数目，域中实际数据字节数。如果没有错误发生，从从设备返回的数据域包含请求的数据。如果有错误发生，此域包含一异议代码，主设备应用程序可以用来判断采取下一步行动。 当选用RTU模式作字符帧时，错误检测域包含一16Bits值(用两个8位的字符来实现)。错误检测域的内容是通过对消息内容进行循环冗长检测(CRC)方法得出的。CRC域附加在消息的最后，添加时先是低字节然后是高字节。 (2) 所有的Modbus功能码 Modbus的功能码定义如表2所示。
Modbus 通讯协议 （RTU传输模式）本说明仅做内部参考，详细请参阅英文版本。
第一章Modbus协议简介 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。 当在一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。 协议在一根通讯线上使用应答式连接（半双工），这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备（从机），然后，在相反的方向上终端设备发出的应答信号传输给主机。协议只允许在主计算机和终端设备之间，而不允许独立的设备之间的数据交换，这就不会在使它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。 1．1 传输方式 传输方式是一个信息帧内一系列独立的数据结构以及用于传输数据的有限规则，以RTU 模式在Modbus总线上进行通讯时，信息中的每8位字节分成2个4位16进制的字符，每个信息必须连续传输下面定义了与Modebus 协议– RTU方式相兼容的传输方式。 代码系统 ?8位二进制，十六进制数0...9，A...F ?消息中的每个8位域都是一个两个十六进制字符组成 每个字节的位 ?1个起始位 ?8个数据位，最小的有效位先发送 ?1个奇偶校验位，无校验则无 ?1个停止位（有校验时），2个Bit（无校验时） 错误检测域 ?CRC(循环冗长检测)
很好的威纶通 M O D B U S R T U通讯协议与变频器通讯案例 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
本文研究的是触摸屏通过MODBUS RTU通讯协议与变频器通讯实现变频器的控制。触摸屏采用威纶通TK6070IP,变频器用汇川MD380通用系列。通过触摸屏编程软件，编辑控制画面实现变频器的启动、停止、速度调节、多段速速度设置，通过宏指令实现工程值与实际值的转换。 一、MODBUS RTU 简介： 为了在自动化系统之间、自动化系统和所连接的分散的现场设备之间进行信息交换，如今串行现场总线被主要用作通讯系统。成千上万的应用已经强烈地证明了通过使用现场总线技术，可以节省多至40％的接线、调试及维护的费用。仅仅使用两根电线就可以传送现场设备的所有相关信息，比如输入和输出数据、参数、诊断数据。过去使用的现场总线往往是制造商的特定现场总线，并且同其它现场总线不兼容。如今使用的现场总线几乎是完全公开和标准化的。这就意味者用户可以以最合理的价格选择最好的产品，而不用依赖于每个独立的制造商。Modbus RTU是一种国际的、开放的现场总线标准。作为一种很容易实现的现场总线协议，在全世界范围内，Modbus得到了成功的应用。应用领域包括生产过程中的自动化、过程控制和楼宇自控。MODBUS RTU通讯协议的报文如图1。 图1 MODBUS RTU 通讯协议的报文功能码如下： 01H 读取线圈状态。从执行机构上读取线圈（单个位）的内容； 02H 读取离散量输入。从执行机构上读取离散量输入（多个位）的内容； 03H 读取保持寄存器。从执行机构上读取保持寄存器（16位字）的内容； 04H 读取输入寄存器。从执行机构上读取输入寄存器（16位字）的内容； 05H 强置单线圈。写数据到执行机构的线圈（单个位）为“通”（“1”）或“断”（“0”）； 06H 预置单寄存器。写数据到执行机构的单个保持寄存器（16位字）； 0FH 强置多线圈。写数据到执行机构的几个连续线圈（单个位）为“通”（“1”） 或“断”（“0”）； 10H 预置多寄存器。写数据到执行机构的几个连续的保持寄存器（16位字）。 二、威纶通编程软件介绍： EB8000软件中MODBUS协议的设备类型为0x、1x、3x、4x、5x、6x，还有 3x_bit，4x_bit，6x_bit，0x_multi_coils等，下面分别说明这些设备类型在MODBUS协议中支持哪些功能码。 0x：是一个可读可写的设备类型，相当于操作PLC的输出点。该设备类型读取位状态的时候，发出的功能码是01H，写位状态的时候发出的功能码是05H。写多个寄存器时发出的功能码是0fH。
竭诚为您提供优质文档/双击可除modbus协议下上位机编程实例 篇一：modbus协议下的上位机地址 Rs485采取流量计数据，经串口com1的2号地址读到int ouch中来，双字40001、40002为浮点型瞬时流量，读到上位机项目为40001F双字40004、40005为长整型累计流量，读到上位机项目为40004l 驱动设置与intouch标记名的设置 驱动设置： 项目名设置 注：在不修改驱动设置的情况下，s=s1+s2*65535 s=s2+s1*65535 根据各个厂家的仪表，上面工式有区别，设计时各个测试一下。 篇二：modbus通讯协议实例 上海安标电子有限公司 ——pc39a接地电阻仪通信协议 通信协议：
波特率：9600数据位：8校验位：无停止位：1 上位机(计算机)： 注：1id：1个字节，由单机来定（0~255） 2command：1个字节，读：3或4，写：6 3数据地址：2个字节，寄存器地址，读从100开始，写从200开始4Value：2个字节，读：个数（以整型为单位），写：命令/数据（以整型为单位）5cRc：计算出cRc下位机（pc39a ）：注：1id：1个字节，由单机来定（0~255） 2command：1个字节，收到的上位机命令 3数据个数：1个字节，返回数据个数（以字节为单位）4Value：n个字节，是返回上位机的数据5cRc：计算出cRc 写命令，若正确返回收到的数据：若错误注：1id：1个字节，由单机来定（0~255） 2command：1个字节，收到的上位机命令或上0x80, 如收到3，返回0x83 3数据：1个字节，错误的指令错误指令 1:表示command不存在2:表示数据地址超限 4cRc：计算出cRc 例如读pc39a电流数据: 机器地址为12,电流的数据地址100，数据为15.45(a)（一个整型数据）
1MODBUS RTU 读寄存器请求序号意义所占字节字节存放格式 1从设备地址1个字节0x00?0xff 2功能码1个字节0x03 3起始寄存器基地址两个字节高字节在前 4寄存器个数两个字节高字节在前 5CRC校验码两个字节低字节在前 读寄存器回应序号意义所占字节字节存放格式1从设备地址1个字节0x00?0xff 2功能码1个字节0x03 3数据长度1个字节寄存器个数×2 4数据寄存器个数×2个字节每个寄存器高字节在前5CRC校验码两个字节低字节在前 写单个寄存器请求序号意义所占字节字节存放格式1从设备地址1个字节0x00?0xff 2功能码1个字节0x06 3起始寄存器地址两个字节高字节在前 4寄存器值两个字节 高字节在前 5CRC校验码 两个字节 低字节在前 写单个寄存器回应序号意义所占字节字节存放格式1从设备地址1个字节0x00?0xff 2功能码1个字节0x10 3起始寄存器地址两个字节高字节在前 4寄存器值两个字节 高字节在前 5CRC校验码 两个字节 低字节在前 1
写多个寄存器请求序号意义所占字节字节存放格式1从设备地址1个字节0x00?0xff 2功能码1个字节0x10 3起始寄存器地址两个字节高字节在前 4寄存器个数两个字节 高字节在前 5数据长度 1个字节 寄存器个数×2 6数据寄存器个数×2个字节每个寄存器高字节在前7CRC校验码 两个字节 低字节在前 写多个寄存器回应序号意义所占字节字节存放格式1从设备地址1个字节0x00?0xff 2功能码1个字节0x10 3起始寄存器地址两个字节高字节在前 4寄存器个数两个字节 高字节在前 5CRC校验码 两个字节 低字节在前 错误返回序号意义所占字节字节存放格式1从设备地址1个字节0x00?0xff 2功能码1个字节请求功能码+0x80 3错误码1个字节 其代号见下面表格4CRC校验码 两个字节 低字节在前 错误代号错误代号意义 0x01不支持该功能码 0x02越界 0x03寄存器数量超出范围 0x04读写错误 2
电磁流量计转换器 通讯协议 2012-10-12
目录 一、概述................................................................................................. - 2 - 二、网络结构及接线................................................................................ - 2 -
三、Modbus协议RTU帧格式 .............................................................. - 2 - 四、Modbus协议命令编码定义............................................................. - 4 - 五、电磁流量计MODBUS寄存器定义 ................................................... - 5 - 1. 电磁流量计MODBUS寄存器地址定义............................................... - 5 - 2.PLC地址设置说明................................................................................ - 5 - 3.组态王地址设置说明............................................................................. - 6 -4．数据含义说明 .................................................................................... - 6 -六、通讯数据解析................................................................................... - 7 -1读瞬时流量 .......................................................................................... - 7 -2.读瞬时流速：....................................................................................... - 8 -3读累积流量 .......................................................................................... - 8 - 5.读总量流量单位 ................................................................................. - 10 - 6.读报警状态 ........................................................................................ - 10 - 七、应用举例........................................................................................ - 11 - 1.C语言MODBUS 示例程序............................................................... - 11 - 2.modbus调试软件modbus poll通讯实例....................................... - 13 - 3.modbus调试软件modscan32通讯实例 ......................................... - 15 - 4.组态王6.53通讯实例 ........................................................................ - 17 - 5.力控 6.1通讯实例.............................................................................. - 21 -
Modbus通讯协议 图片： 图片： 图片：
Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 当在网络上通信时，Modbus协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成应答并使用Modbus协议发送给询问方。 Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master 端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。
Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP 协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。 下面我来简单的给大家介绍一下，对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说，其中TCP和RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一下Modbus的ASCII和RTU协议。 下表是ASCII协议和RTU协议进行的比较： 通过比较可以看到，ASCII协议和RTU协议相比拥有开始和结束标记，因此在进行程序处理时能更加方便，而且由于传输的都是可见的ASCII字符，所以进行调试时就更加的直观，另外它的LRC校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的ASCII 字符，RTU传输的数据每一个字节ASCII都要用两个字节来传输，比如RTU传输一个十六进制数0xF9,ASCII就需要传输’F’’9’的ASCII码0x39和0x46两个字节，这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用RTU协议。
MODBUS 标准通讯协议（简版） （基于Modbus 应用协议RTU 通讯模式） 1. 前言 本协议适用于符合MODBUS 标准通讯协议的规定以及在Modbus 网络上以RTU 模式通信运行的设备和应用软件。本协议按照Modbus 应用协议标准制定。 2. 波特率可选范围 代码 6 7 8 9 10 11 12 13 14 波特率 2400 4800 9600 14400 19200 28800 38400 57600 115200 3. RTU 通讯数据传输模式 3.1 RTU 模式每个字节( 11 位 )的格式为 : 通讯传输为异步方式，并以字节（数据帧）为单位。在主站和从站之间传递的每一个数据帧都是11位的串行数据流。 编码系统: 8–位二进制，报文中每个8 位字节含有两个4 位十六进制字符(0–9， A –F) 数 据 位: 1个 起始位 8个 数据位， 首先发送最低有效位 1个 奇偶校验（注：偶校验是要求的，其它模式( 奇校验，无校验 )也可以使用） 1个 停止位 （注 :使用无校验时要求2个停止位） 帧校验域：循环冗余校验(CRC) 3.2 字符的串行传送方式: 每个字符或字节按如下顺序发送(从左到右):最低有效位 (LSB) . . . 最高有效位 (MSB) 通过配置，设备可以接受奇校验、偶校验或无校验。如果无奇偶校验，那么传送一个附加的停止位来填充数据帧使其成为完整的11位异步字符: 3.3 数据编码： Modbus 处理的所有数据按照存储数据的类型可以分为位寄存器（容量为1位）和16位寄存器（容量为16位）两种，它们的宽度都是16位(Data is packed as two bytes per register)，协议允许单个选择65536个数据项，而且其读写操作可以越过多个连续数据项直到数据大小规格限制，这个数据大小规格限制与事务处理功能码有关。在Modbus PDU 中从0～65535寻址每个数据。 Modbus 使用一个‘big-Endian ’表示地址和数据项，即最高有效字节在低地址存储，最低有效字节在高字节存储。这意味着当发送多个字节时，首先发送最高有效位例如： 寄存器大小 值 16位 0x1234 发送的第一字节为0x12，然后发0x34。 4. RTU 报文帧结构 Modbus RTU 报文帧格式如下： 地址码 功能码 数据区 错误校验码 2 字节 1字节 1字节 0到252字节 CRC 低 CRC 高
Modbus协议讲解 一、基本术语 1、字word、字节byte、位bit 1 word = 2 byte; 1 byte = 8 bit. 2、校验码 校验码是由前面的数据通过某种算法得出的，用以检验该组数据的正确性。代 码作为数据在向计算机或其它设备进行输入时，容易产生输入错误，为了减少 这种输入错误，编码专家发明了各种校验检错方法，并依据这些方法设置了校 验码。 常用的校验有：累加和校验SUM、字节异或校验XOR、纵向冗余校验LRC、循环冗余校验CRC…… 3、协议和接口 协议是一种规范和约定，是一种通讯的语言，规定了通信双方能够识别并使用 的消息结构和数据格式。 接口是一种设备的物理连接，指的是在物理层上的定义，像 RS422/RS232/RS485/以太网口等。协议和接口并不是一个概念，不能混淆。 Modbus协议一般运行在RS485物理接口上，半双工的，是一种主从协议。 二、Modbus协议概述
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，实现控制器之间、控制器由网络和其它设备之间的通信，支持传统的RS232/RS422/RS485和最新发展的以太网设备。它已经成为一种通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中控制。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构。 Modbus协议是一种请求——应答方式的协议。 三、两种传输方式 1、ASCII模式 ASCII：美国标准信息交换代码 特点： ②消息中每个8bit都作为两个ASCII字符发送 ②1个起始位、7个数据位、1个奇偶校验位和1个停止位（或者两个停止位） ③错误检测域是LRC检验 ④字符发送的时间间隔可达到1秒而不会产生错误 2、RTU模式 RTU:远程终端单元 特点： ①消息中每个8bit字节包含两个4bit的十六进制字符，因此，在波特率相 同的情况下，传输效率比ascii传输方式大 ②1个起始位、8个数据位、1个奇偶校验位和1个停止位（或者两个停 止位）
本文研究的是触摸屏通过MODBUS RTU通讯协议与变频器通讯实现变频器的控制。触摸屏采用威纶通TK6070IP,变频器用汇川MD380通用系列。通过触摸屏编程软件，编辑控制画面实现变频器的启动、停止、速度调节、多段速速度设置，通过宏指令实现工程值与实际值的转换。 一、MODBUS RTU 简介： 为了在自动化系统之间、自动化系统和所连接的分散的现场设备之间进行信息交换，如今串行现场总线被主要用作通讯系统。成千上万的应用已经强烈地证明了通过使用现场总线技术，可以节省多至40％的接线、调试及维护的费用。仅仅使用两根电线就可以传送现场设备的所有相关信息，比如输入和输出数据、参数、诊断数据。过去使用的现场总线往往是制造商的特定现场总线，并且同其它现场总线不兼容。如今使用的现场总线几乎是完全公开和标准化的。这就意味者用户可以以最合理的价格选择最好的产品，而不用依赖于每个独立的制造商。Modbus RTU是一种国际的、开放的现场总线标准。作为一种很容易实现的现场总线协议，在全世界范围内，Modbus得到了成功的应用。应用领域包括生产过程中的自动化、过程控制和楼宇自控。MODBUS RTU通讯协议的报文如图1。图1 MODBUS RTU 通讯协议的报文功能码如下： 01H 读取线圈状态。从执行机构上读取线圈（单个位）的内容； 02H 读取离散量输入。从执行机构上读取离散量输入（多个位）的内容； 03H 读取保持寄存器。从执行机构上读取保持寄存器（16位字）的内容； 04H 读取输入寄存器。从执行机构上读取输入寄存器（16位字）的内容； 05H 强置单线圈。写数据到执行机构的线圈（单个位）为“通”（“1”）或 “断”（“0”）； 06H 预置单寄存器。写数据到执行机构的单个保持寄存器（16位字）； 0FH 强置多线圈。写数据到执行机构的几个连续线圈（单个位）为“通”（“1”） 或“断”（“0”）； 10H 预置多寄存器。写数据到执行机构的几个连续的保持寄存器（16位字）。 二、威纶通编程软件介绍： EB8000软件中MODBUS协议的设备类型为0x、1x、3x、4x、5x、6x，还有3x_bit，4x_bit，6x_bit，0x_multi_coils 等，下面分别说明这些设备类型在MODBUS协议中支持哪些功能码。 0x：是一个可读可写的设备类型，相当于操作PLC的输出点。该设备类型读取位状态的时候，发出的功能码是01H，写位状态的时候发出的功能码是05H。写多个寄存器时发出的功能码是0fH。 1x：是一个只读的设备类型，相当于读取PLC的输入点。读取位状态的时候发出的功能码为02H。 3x：是一个只读的设备类型，相当于读取PLC的模拟量。读数据的时候，发出的功能码是04H。 4x：是一个可读可写的设备类型，相当于操作PLC的数据寄存器。当读取数据的时候，发出的功能码是03H，当写数据的时候发出的功能码时10H，可写多个寄存器的数据。 6x：是一个可读可写的设备类型，读取数据的时候，发出的功能码也是03H，与4x不同之处在于写数据的时候发出的功能码时06H，即写单个寄存器的数据。 三、变频器参数设置： F0-02 命令源选择为：通讯命令通道（1正转运行、2反转运行、3正转点动、4反转点动、5自由停车、6减速停机）； F0-03 主频率源选择为：通讯给定； F0-28 串口通讯协议选择：MODBUS 协议； Fd-00 通讯波特率：9600 BPS； Fd-01 MODBUS 数据格式：偶校检（8-E-1）； Fd-02 本机地址：1 Fc-00—Fc-15 1到16段多段速运行速度
你找一个MODBUS的协议详细资料好好看看，就是一种通讯约定，你按照它规定的格式通讯就可以了 协议发送给询问方。Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP 模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。下面我来简单的给大家介绍一下，对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说，其中TCP 和RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一下Modbus的ASCII和RTU协议。下表是ASCII协议和RTU协议进行的比较：协议开始标记结束标记校验传输效率程序处理 ASCII :（冒号）CR,LF LRC 低直观，简单，易调试 RTU 无无CRC 高不直观，稍复杂 通过比较可以看到，ASCII协议和RTU协议相比拥有开始和结束标记，因此在进行程序处理时能更加方便，而且由于传输的都是可见的ASCII字符，所以进行调试时就更加的直观，另外它的LRC校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的ASCII字符，RTU传输的数据每一个字节ASCII都要用两个字节来传输，比如RTU传输一个十六进制数0xF9,ASCII 就需要传输’F’’9’的ASCII码0x39和0x46两个字节，这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用RTU协议。 下面对两种协议的校验进行一下介绍。 1、LRC校验 LRC域是一个包含一个8位二进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中，接收设备在接收消息的过程中计算LRC，并将它和接收到消息中LRC域中的值比较，如果两值不等，说明有错误。 LRC校验比较简单，它在ASCII协议中使用，检测了消息域中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。它仅仅是把每一个需要传输的数据按字节叠加后取反加1即可。下面是它的VC代码： BYTE GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)//获得校验码 {