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摘要：工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络时代，工业控制器连网也为网络管理提供了方便。
Modbus 就是工业控制器的网络协议中的一种。
关键词： Modbus 协议；串行通信； LRC 校验； CRC 校验； RS-23 2C一、 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，此协议决定了每一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者包结构。
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。
1、在 Modbus 网络上转输标准的 Modbus 口是使用一 RS-232C 兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。
控制器能直接或者经由 Modem 组网。
控制器通信使用主—从技术，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。
典型的主设备：主机和可编程仪表。
典型的从设备：可编程控制器。
主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。
如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。
Modbus 协议建立了主设备查询的格式：设备(或者广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。
GB/T ××××—××××前言-----------串行链路和TCP/IP 上的MODBUS标准介绍该标准包括两个通信规程中使用的MODBUS应用层协议和服务规范：·串行链路上的MODBUSMODBUS串行链路取决于TIA/EIA标准：232-F和485-A。
·TCP/IP 上的MODBUSMODBUS TCP/IP取决于IETF标准：RFC793 和RFC791 有关。
串行链路和 TCP/IP 上的 MODBUS 是根据相应 ISO 层模型说明的两个通信规程。
下图强调指出了该标准的主要部分。
绿色方框表示规范。
灰色方框表示已有的国际标准（TIA/EIA和IETF标准）。
Modbus 协议规范 45 页MODBUS应用层MODBUS报文传输在TCP/IP 上的实现指南 49页在 TCP/IP上的 MODBUS 映射TCP IETF RFC 793MODBUS 报文传输在串行链路上的实现指南 45页IP IETF RFC 791串行链路主站/从站以太网 II/802.3 IEEE 802.2TIA/EIA-232-FTIA/EIA-485-A以太网物理层MODBUS标准分为三部分。
第一部分（“Modbus 协议规范”）描述了MODBUS事物处理。
第二部分（“MODBUS报文传输在TCP/IP上的实现指南”）提供了一个有助于开发者实现 TCP/IP 上的 MODBUS 应用层的参考信息。
第三部分（“MODBUS 报文传输在串行链路上的实现指南”）提供了一个有助于开发者实现串行链路上的 MODBUS 应用层的参考信息。
第一章Modbus协议□介绍Modbus协议介绍□两种串行传输模式□信息帧□错误检查方法Modbus协议介绍Modbus可编程控制器之间可相互通讯，也可与不同网络上的其他设备进行通讯，支撑网络有Modicon的Modbus和Modbus+工业网络。
网络信息存取可由控制器内置的端口，网络适配器以及Modicon提供的模块选件和网关等设备实现，对OEM(机械设备制造商)来说，Modicon可为合作伙伴提供现有的程序，可使Modbus+网络紧密地集成到他们的产品设计中去。
Modicon的各种控制器使用的公共语言被称为Modbus协议，该协议定义了控制器能识别和使用的信息结构。
当在Modbus网络上进行通讯时，协议能使每一台控制器知道它本身的设备地址，并识别对它寻址的数据，决定应起作用的类型，取出包含在信息中的数据和资料等，控制器也可组织回答信息，并使用Modbus协议将此信息传送出去。
在其他网络上使用时，数据包和数据帧中也包含着Modbus协议。
如，Modbus+或MAP网络控制器中有相应的应用程序库和驱动程序，实现嵌入式Modbus协议信息与此网络中用子节点设备间通讯的特殊信息帧的数据转换。
该转换也可扩展，处理节点地址，路由，和每一个特殊网络的错误检查方法。
如包含在Modbus协议中的设备地址，在信息发送前就转换成节点地址，错误检查区也用于数据包，与每个网络的协议一致，最后一点是需用Modbus协议，写入嵌入的信息，定义应处理的动作。
图1说明了采用不同通讯技术的多层网络中设备的互连方法。
在信息交换中，嵌入到每个网络数据包中的Modbus协议，提供了设备间能够交换数据的公共的语言。
图1：Modbus 协议应用示意图* MB+为 ModbusModbus 上的数据传输Modicon 控制器上的标准Modbus 端口是使用一个RS-232兼容的串行接口，定义了连接器，接线电缆，信号等级，传输波特率，和奇偶校验，控制器可直接或通过调制解调器(以后简称Modems)接入总线(网络)。
网络由以下来定义：□拓扑（总线，令牌环，星形，树状，网状等等）□物理局限（长度，速率，用户数量，等等）□所采用的传输媒体（线缆，光缆，无线电波等）□网络接入类型（随机接入，主从站，带或不带故障管理的令牌环，等等）□传输模式（同步/异步，分组，串行/并行，NRZ/曼彻斯特编码，等）□协议（TCP/IP，FIP，MODBUS，等）。
系统每秒钟的波特和比特数当选用线缆时所要考虑的重要的参数是带宽。
带宽与由波特表示的调制速率有关。
波特经常被错误的表示为每秒的比特数。
该参数对用户非常有用。
两者容易混淆是由于它们的比价通常为1。
比价为2表示吞吐量是通讯速率的二倍。
结构体系(以推荐的SubD9连接，波特率1200时最大长度3000米，波特率9600时最大长度300米，总线拓扑。
)（以SubD9或25pts 连接，波特率19200时最大长度15米。
）（以推荐的SubD9连接，波特率19200时最大长度1200米。
）（以推荐的SubD9连接，波特率19200时最大长度1200米，总线拓扑。
）拓扑总线 环 星形点对点从电源电压（12V或24V）获得的20mA电流流经回路。
对于正常线路（20mA：线路静止状态）连接每个站大约损失1²5V。
□从站的发送器通常和主站的接收器串行连接（正常线路，20mA静止状态）：主站从站从站从站□从站的发送器能和主站的接收器并行连接。
在此例中，线路的静止状态是0mA：主站从站从站从站实际的DB25-DB25连接定义：DTE（数据终端设备）表示终端或计算机。
定义：DCE（数据通讯设备）表示调制解调器（或打印机）。
□用直接的PIN-TO-PIN电缆连接不同类型的设备（DTE-DCE）。
□用特殊电缆连接相同类型的设备：²DTE-DTE，用NUL-调制解调器电缆，²DCE-DCE，用NUL-终接电缆。
注意：术语“DCE”和“DTE”与连接器的类型和性别无关。
标准的RS232C不能明确定义连接器是插头型还是插座型。
Modbus通信协议工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络时代工业控制器连网也为网络管理提供了方便。
Modbus就是工业控制器的网 络协议中的一种。
一、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。
1、在Modbus网络上转输标准的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。
控制器能直接或经由Modem组网。
控制器通信使用主—从技术，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。
典型的主设备：主机和可编程仪表。
典型的从设备：可编程控制器。
主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。
如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。
Modbus协议建立了主设备查询的格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。
从设备回应消息也由Modbus协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。
Modbus通信协议摘 要：工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络时代，工业控制器连网也为网络管理提供了方便。
Modbus就是工业控制器的网络协议中的一种。
关键词：Modbus协议；串行通信；LRC校验；CRC校验；RS-232C一、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。
1、在Modbus网络上转输标准的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。
控制器能直接或经由Modem组网。
控制器通信使用主—从技术，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。
典型的主设备：主机和可编程仪表。
典型的从设备：可编程控制器。
主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。
如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。
Modbus协议建立了主设备查询的格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。
第一章Modbus协议□介绍Modbus协议介绍□两种串行传输模式□信息帧□错误检查方法PI-MBUS-300 Modbus Protocol 1Modbus协议介绍Modbus可编程控制器之间可相互通讯，也可与不同网络上的其他设备进行通讯，支撑网络有Modicon的Modbus和Modbus+工业网络。
网络信息存取可由控制器内置的端口，网络适配器以及Modicon提供的模块选件和网关等设备实现，对OEM(机械设备制造商)来说，Modicon可为合作伙伴提供现有的程序，可使Modbus+网络紧密地集成到他们的产品设计中去。
Modicon的各种控制器使用的公共语言被称为Modbus协议，该协议定义了控制器能识别和使用的信息结构。
当在Modbus网络上进行通讯时，协议能使每一台控制器知道它本身的设备地址，并识别对它寻址的数据，决定应起作用的类型，取出包含在信息中的数据和资料等，控制器也可组织回答信息，并使用Modbus协议将此信息传送出去。
在其他网络上使用时，数据包和数据帧中也包含着Modbus协议。
如，Modbus+或MAP网络控制器中有相应的应用程序库和驱动程序，实现嵌入式Modbus协议信息与此网络中用子节点设备间通讯的特殊信息帧的数据转换。
该转换也可扩展，处理节点地址，路由，和每一个特殊网络的错误检查方法。
如包含在Modbus协议中的设备地址，在信息发送前就转换成节点地址，错误检查区也用于数据包，与每个网络的协议一致，最后一点是需用Modbus协议，写入嵌入的信息，定义应处理的动作。
2Modbus Protocol PI-MBUS-300PI-MBUS-300Modbus Protocol3图1说明了采用不同通讯技术的多层网络中设备的互连方法。
在信息交换中，嵌入到每个网络数据包中的Modbus 协议，图1：Modbus 协议应用示意图 * MB+为 Modbus主处理器4个Modus设备或网络编程器编程器(去MB+) S980(去MAP)AT/HC-984 和 HOST/MMHIAT/HC-984 HOST/MMHI 984A/B 和 S985Modbus ProtocolPI-MBUS-3004Modbus 上的数据传输Modicon 控制器上的标准Modbus 端口是使用一个RS-232兼容的串行接口，定义了连接器，接线电缆，信号等级，传输波特率，和奇偶校验，控制器可直接或通过调制解调器(以后简称Modems)接入总线(网络)。
GB/T ××××—××××前言-----------串行链路和TCP/IP上的MODBUS标准介绍该标准包括两个通信规程中使用的MODBUS应用层协议和服务规范：·串行链路上的MODBUSMODBUS串行链路取决于TIA/EIA标准：232-F和485-A。
·TCP/IP上的MODBUSMODBUS TCP/IP取决于IETF标准：RFC793和RFC791有关。
串行链路和TCP/IP上的MODBUS是根据相应ISO层模型说明的两个通信规程。
下图强调指出了该标准的主要部分。
绿色方框表示规范。
灰色方框表示已有的国际标准（TIA/EIA和IETF标准）。
Modbus协议规范45页MODBUS应用层MODBUS报文传输在TCP/IP 上的实现指南49页在TCP/IP上的MODBUS映射TCPIETF RFC 793MODBUS报文IPIETF RFC 791传输在串行链路上的实现指南45页串行链路主站/从站以太网II/802.3IEEE 802.2TIA/EIA-232-F TIA/EI A-485-A 以太网物理层MODBUS标准分为三部分。
第一部分（“Modbus协议规范”）描述了MODBUS事物处理。
第二部分（“MODBUS报文传输在TCP/IP上的实现指南”）提供了一个有助于开发者实现TCP/IP上的MODBUS应用层的参考信息。
第三部分（“MODBUS报文传输在串行链路上的实现指南”）提供了一个有助于开发者实现串行链路上的MODBUS应用层的参考信息。
GB/T ××××—××××第一部分：Modbus协议1GB/T ××××—××××第一部分：Modbus协议1 引言1.1 范围MODBUS是OSI模型第7层上的应用层报文传输协议，它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信。
自从1979年出现工业串行链路的事实标准以来，MODBUS使成千上万的自动化设备能够通信。
目前，继续增加对简单而雅观的MODBUS结构支持。
互联网组织能够使TCP/IP栈上的保留系统端口502访问MODBUS。
MODBUS是一个请求/应答协议，并且提供功能码规定的服务。
MODBUS功能码是MODBUS 请求/应答PDU的元素。
本文件的作用是描述MODBUS事务处理框架内使用的功能码。
1.2 规范性引用文件1．RFC791，互联网协议，Sep81DARPA2．MODBUS协议参考指南Rev J,MODICON，1996年6月，doc#PI_MBUS_300MODBUS是一项应用层报文传输协议，用于在通过不同类型的总线或网络连接的设备之间的客户机/服务器通信。
目前，使用下列情况实现MODBUS：以太网上的TCP/IP。
各种媒体（有线：EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A；光纤、无线等等）上的异步串行传输。
MODBUS PLUS，一种高速令牌传递网络。
MODBUS应用层基于TCP的Modbu sTCPIP其它MODBUS+/HDL 主站从站/以太网II/802.3以太网物理层其它物理层EIA/TIA-232或EIA/TIA-485图1：MODBUS通信栈2 缩略语ADU 应用数据单元2HDLC 高级数据链路控制 HMI 人机界面IETF 因特网工程工作组I/O 输入/输出设备 IP 互连网协议 MAC 介质访问控制MB MODBUS协议MBAP MODBUS 协议 PDU 协议数据单元 PLC 可编程逻辑控制器 TCP 传输控制协议GB/T ××××—××××3 背景概要MODBUS协议允许在各种网络体系结构内进行简单通信。
MODBUS通信驱动器PLCHMII/OI/OPLCI/OMODBUS ON TCP/IP网关 MODBUS ON MB+I/OPLC HMI 驱动器I/ON 2驱动器 网关5PLC I/O I/O驱动器图2：MODBUS网络体系结构的实例 每种设备（PLC 、HMI 、控制面板、驱动程序、动作控制、输入/输出设备）都能使用MODBUS 协议来启动远程操作。
在基于串行链路和以太 TCP/IP网络的 MODBUS上可以进行相同通信。
一些网关允许在几种使用 MODBUS协议的总线或网络之间进行通信。
4 总体描述4.1协议描述MODBUS 协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（PDU ）。
特定总线或网络上 的 MODBUS协议映射能够在应用数据单元（ADU ）上引入一些附加域。
3网关MO D B U S O R S 2 3 M O D B U SO NR S 48GB/T ××××—××××ADU地址域 功能码数据 差错校验PDU图 3：通用MODBUS帧启动MODBUS事务处理的客户机创建MODBUS应用数据单元。
功能码向服务器指示将执行哪 种操作。
MODBUS协议建立了客户机启动的请求格式。
用一个字节编码 MODBUS数据单元的功能码域。
有效的码字范围是十进制 1-255（128-255 为 异常响应保留）。
当从客户机向服务器设备发送报文时，功能码域通知服务器执行哪种操作。
向一些功能码加入子功能码来定义多项操作。
从客户机向服务器设备发送的报文数据域包括附加信息，服务器使用这个信息执行功能码定义 的操作。
这个域还包括离散项目和寄存器地址、处理的项目数量以及域中的实际数据字节数。
在某种请求中，数据域可以是不存在的（0 长度），在此情况下服务器不需要任何附加信息。
功 能码仅说明操作。
如果在一个正确接收的MODBUSADU中，不出现与请求MODBUS功能有关的差错，那么服 务器至客户机的响应数据域包括请求数据。
如果出现与请求 MODBUS 功能有关的差错，那么域包括一个异常码，服务器应用能够使用这个域确定下一个执行的操作。
例如，客户机能够读一组离散量输出或输入的开/关状态，或者客户机能够读/写一组寄存器的数 据内容。
当服务器对客户机响应时，它使用功能码域来指示正常（无差错）响应或者出现某种差错（称 为异常响应）。
对于一个正常响应来说，服务器仅对原始功能码响应。
客户机服务器启动请求接收响应功能码数据请求操作码 执行操作启动响应数据响应图4：MODBUS事务处理（无差错）对于异常响应，服务器返回一个与原始功能码等同的码，设置该原始功能码的最高有效位为逻 辑 1。
4GB/T ××××—××××客户机服务器启动请求功能码数据请求在操作中检测的差错启动差错接收响应差错码异常码图5 MODBUS事务处理（异常响应）F 注释：需要管理超时，以便明确地等待可能不会出现的应答。
串行链路上第一个MODBUS执行的长度约束限制了MODBUS PDU大小（最大RS485ADU=256字节）。
因此，对串行链路通信来说，MODBUS PDU=256-服务器地址（1字节）-CRC（2字节）＝253字节。
从而：RS232 / RS485 ADU = 253字节+服务器地址(1 byte) + CRC (2字节) = 256字节。
TCP MODBUS ADU = 249字节+ MBAP (7字节) = 256字节。
MODBUS协议定义了三种PDU。
它们是：l MODBUS请求PDU，mb_req_pdul MODBUS响应PDU，mb_rsp_pdul MODBUS异常响应PDU，mb_excep_rsp_pdu定义mb_req_pdu为：mb_req_pdu = { functio n_code, request_data}，其中function_code - [1个字节] MODBUS功能码request_data - [n个字节]，这个域与功能码有关，并且通常包括诸如可变参考、变量、数据偏移量、子功能码等信息。
定义mb_rsp_pdu为：mb_rsp_pdu = { function_code, response_ data}，其中function_code - [1个字节] MODBUS功能码response_data - [n个字节]，这个域与功能码有关，并且通常包括诸如可变参考、变量、数据偏移量、子功能码等信息。
定义mb_excep_rsp_pdu为：mb_excep_rsp_pdu = { function_cod e, request_data}，其中function_code - [1个字节] MODBUS 功能码+ 0x80exception_code - [1个字节]，在下表中定义了MODBUS异常码。
4.2 数据编码l MODBUS使用一个…big-Endian‟ 表示地址和数据项。
这意味着当发射多个字节时，首先发送最高有效位。
例如：寄存器大小值5GB/T ××××—××××16 –比特0x1234 发送的第一字节为0x12 然后0x34F 注释：更详细的信息参见[1]。
4.3 MODBUS数据模型MODBUS以一系列具有不同特征表格上的数据模型为基础。
四个基本表格为：输入与输出之间以及比特寻址的和字寻址的数据项之间的区别并没有暗示任何应用操作。
如果这是对可疑对象核心部分最自然的解释，那么这种区别是可完全接受的，而且很普通，以便认为四个表格全部覆盖了另外一个表格。
对于基本表格中任何一项，协议都允许单个地选择65536个数据项，而且设计那些项的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。
很显然，必须将通过MODBUS处理的所有数据放置在设备应用存储器中。
但是，存储器的物理地址不应该与数据参考混淆。
要求仅仅是数据参考与物理地址的链接。
MODBUS功能码中使用的MODBUS逻辑参考数字是以0开始的无符号整数索引。
l MODBUS模型实现的实例下例实例示出了两种在设备中构造数据的方法。
可能有不同的结构，这个文件中没有全部描述出来。
每个设备根据其应用都有它自己的数据结构。
实例1：有4个独立块的设备下例实例示出了设备中的数据结构，这个设备含有数字量和模拟量、输入量和输出量。
由于不同块中的数据不相关，每个块是相互独立。
