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Modbus-RTU规约详解.doc

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Modbus RTU 规约 详解
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\\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。984A/B 和S985AT/HC-984 和HOST/MMHIAT/HC-984 和HOST/MMHI(去MB+)S980(去MAP)编程器编程器4个Modus设备或网络图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)。控制器通讯使用主从技术,即主机能起动数据传输,称查询。而其它设备(从机)应返回对查询作出的响应,或处理查询所要求的动作。典应的主机设备应包括主处理器和编程器。典应的从机包括可编程控制器。主机可对各从机寻址,发出广播信息,从机返回信息作为对查询的响应。从机对于主机的广播查询,无响应返回Modbus协议报据设备地址,请求功能代码,发送数据,错误校验码,建立了主机查询格式,从机的响应信息也用Modbus协议组织,它包括确认动作的代码,返回数据和错误校验码。若在接收信息时出现一个错误或从机不能执行要求的动作时,从机会组织一个错误信息。并向主机发送作为响应。在其它总线上传输数据除标准的Modbus功能外,有些Modcon控制器内置端口或总线适配器,在Modbus+总线上实现通讯或使用网络适配器,在MAP网络上通讯。在这些总线上,控制器间采用对等的技术进行通讯,即任意一个控制器可向其它控制器启动数据传送。因此,一台控制器既可作为从机,也可作为主机,常提供多重的内部通道,允许并列处理主机和从机传输数据在信息级,尽管网络通讯方法是对等的,但Modbus协议仍采用主从方式,若一台控制器作为主机设备发送一个信息,则可从一台从机设备返回一个响应,类似,当一台控制器接受信息时,它就组织一个从机设备的响应信息,并返回至原发送信息的控制器。8 位数据字节错误校验功能代码8 位数据字节设备地址功能代码设备地址主机查询信息查询响应周期:错误校验从机响应信息图2:主从查询响应周期查询:查询中的功能代码为被寻址的从机设备应执行的动作类型。数据字节中包含从机须执行功能的各附加信息,如功能代码03将查询从机,并读保持寄存器。并用寄存器的内容作响应。该数据区必须含有告之从机读取寄存器的起始地址及数量,错误校验区的一些信息,为从机提供一种校验方法,以保证信息内容的完整性。响应:从机正常响应时,响应功能码是查询功能码的应答,数据字节包含从机采集的数据,如寄存器值或状态。如出现错误,则修改功能码,指明为错误响应。并在数据字节中含有一个代码,来说明错误,错误检查区允许主机确认有效的信息内容。两种串行传输模式控制器可使用ASCII或RTU通讯模式,在标准Modbus上通讯。在配置每台控制器时,用户须选择通讯模式以及串行口的通讯参数。(波特率,奇偶校验等),在Modbus总线上的所有设备应具有相同的通讯模式和串行通讯参数。选择ASCII或RTU模式用于标准的Modbus总线。它定义了总线上串行传输信息区的“位”的含义,决定信息打包及解码方法。如在MAP和Modbus+总线上时,Modbus信息以帧的方式出现,并与串行传输无关,如请求读保持寄存器可以在Modbus+上的两个控制器之间处理,而与使用的控制器的Modbus端口无关。ASCII 模式当控制器以ASCII模式在Modbus总线上进行通讯时,一个信息中的每8位字节作为2个ASCII字符传输的,这种模式的主要优点是允许字符之间的时间间隔长达IS,也不会出现错误。ASCII码每一个字节的格式:编码系统: 16进制,ASCII字符0-9,A-F 1个16进制 数据位: 1起始位7位数据,低位先送奇/偶校验时1位;无奇偶校验时0位(LRC)1位带校验1停止位;无校验2止位错误校验区: 纵向冗余校验RTU模式控制器以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,该模式的主要优点是在相同波特率下其传输的字符的密度高于ASCII模式,每个信息必须连续传输。RTU模式中每个字节的格式: 编码系统:8位二进制,十六进制0-9,A-F数据位:1起始位8位数据,低位先送奇/偶校验时1位;无奇偶校验时0位停止位1位(带校验);停止位2位(无校验)带校验时1位停止位;无校验时2位停止位错误校验区:循环冗余校验(CRC)Modbus信息帧何论是ASCII模式还是RTU模式,Modbus信息以帧的方式传输,每帧有确定的起始点和结束点,使接收设备在信息的起点开始读地址,并确定要寻址的设备 (广播时对全部设备),以及信息传输的结束时间。可检测部分信息,错误可作为一种结果设定。对MAP或Modbus+协议可对信息帧的起始和结束点标记进行处理,也可管理发送至目的地的信息,此时,信息传输中Modbus数据帧内的目的地址已无关紧要,因为Modbus+地址已由发送者或它的网络适配器把它转换成网络节点地址和路由。ASCII帧在ASCII模式中,以(:)号(ASCII3AH)表示信息开始,以回撤一换行键(CRLF) (ASCII OD和OAH)表示信息结束。对其它的区,允许发送的字符为16进制字符0-9,A-F。网络中设备连续检测并接收一个冒号(:)时,每台设备对地址区解码,找出要寻址的设备。字符之间的最大间隔为1S,若大于1S,则接收设备认为出现了一个错误。典型的信息帧见下表开始地址功能数据纵向冗余检查结束1字符:2字符2字符n字符2字符2字符图3 ASCII信息帧例外:对于584和984A/B/X控制器,一个ASCII信息可在LRC区后正常终止,而不需发送CRLF字符,此时出现>IS的时间间隔,控制器也将认为是正常中断。RTU帧RTU模式中,信息开始至少需要有3.5个字符的静止时间,依据使用的波特率,很容易计算这个静止的时间(如下图中的T1-T2-T3-T4)。接着,第一个区的数据为设备地址。各个区允许发送的字符均为16进制的0-9,A-F。网络上的设备连续监测网络上的信息,包括静止时间。当接收第一个地址数据时,每台设备立即对它解码,以决定是否是自己的地址。发送完最后一个字符号后,也有一个3.5个字符的静止时间,然后才能发送一个新的信息。整个信息必须连续发送。如果在发送帧信息期间,出现大于1.5个字符的静止时间时,则接收设备刷新不完整的信息,并假设下一个地址数据。同样一个信息后,立即发送的一个新信息,(若无3。5个字符的静止时间)这将会产生一个错误。是因为合并信息的CRC校验码无效而产生的错误。开始地址功能数据校验终止T1-T2-T3-T48 B位S8 B位SN×8 B位S16B位 ST1-T2-T3T-4图4 RTU信息帧Modbus信息帧(Continued)地址设置信息地址包括2个字符(ASCII)或8位(RTU),有效的从机设备地址范围0-247,(十进制),各从机设备的寻址范围为1-247。主机把从机地址放入信息帧的地址区,并向从机寻址。从机响应时,把自己的地址放入响应信息的地址区,让主机识别已作出响应的从机地址。地址0为于广播地址,所有从机均能识别。当Modbus协议用于高级网络时,则不允许广播或其它方式替代。如Modbus+使用令牌循环,自动更新共享的数据库。功能码设置信息帧功能代码包括字符(ASCII)或8位(RTU)。有效码范围1-225(十进制),其中有些代码适用全部型号的Modicon控制器,而有些代码仅适用于某些型号的控制器。还有一些代码留作将来使用,有关功能代替码的设置将在第2章说明。当主机向从句发送信息时,功能代码向从机说明应执行的动作。如读一组离散式线圈或输入信号的ON/OFF状态,读一组寄存器的数据,读从机的诊断状态,写线圈(或寄存器),允许下截、记录、确认从机内的程序等。当从机响应主机时,功能代码可说明从机正常响应或出现错误(即不正常响应),正常响应时,从句简单返回原始功能代码;不正常响应时,从机返回与原始代码相等效的一个码,并把最高有效位设定为“1”。如,主机要求从机读一组保持寄存器时,则发送信息的功能码为:0000 0011 (十六进制03)若从机正确接收请求的动作信息后,则返回相同的代码值作为正常响应。发现错时,则返回一个不正常响信息:1000 0011(十六进制83)从机对功能代码作为了修改,此外,还把一个特殊码放入响应信息的数据区中,告诉主机出现的错误类型和不正常响应的原因。主机设备的应用程序负责处理不正常响应,典型处理过程是主机把对信息的测试和诊断送给从机,并通知操作者。数据区的内容数据区有2个16进制的数据位,数据范围为00-FF(16进制),根据网络串行传输的方式,数据区可由一对ASCII字符组成或由一个RTU 字符组成。主机向从机设备发送的信息数据中包含了从机执行主机功能代码中规定的请求动作,如离散量寄存器地址,处理对象的数目,以及实际的数据字节数等。举例说明,若主机请求从机读一组寄存器(功能代码03),该数据规定了寄存器的起始地址,以及寄存器的数量。又如,主机要在一从机中写一组寄存器,(则功能代码为10H)。该数据区规定了要写入寄存区的起始地址,寄存器的数量,数据的字节数,以及要写入到寄存器的数据。若无错误出现,从机向主机的响应信息中包含了请求数据,若有错误出现,则数据中有一个不正常代码,使主机能判断并作出下一步的动作。数据区的长度可为“零”以表示某类信息,如,主机要求-从机响应它的通讯事件记录(功能代码OBH)。此时,从机不需要其他附加的信息,功能代码只规定了该动作。信息帧错误校验标准Modbus总线,有两类错误检查方法,错误检查区的内容按使用的错误检查方法填写。SDCII使用ASCII方式时,错误校验码为2个ASCII字符,错误校验字符是LRC校验结果。校验时,起始符为(:)冒号结束符为CRLF字符。RTU使用RTU方式时,错误校验码为一个16位的值,2个8位字节。错误校验值是对信息内容执行CRC校验结果。CRC校验信息帧是最后的一个数据,得到的校验码先送低位字节,后送高位字节,所以CRC码的高位字节是最后被传送的信息。串行传送信息在标准的Modbus上传送的信息中,每个字符或字节,按由左向右的次序传送:带奇偶校验最低有效位:(LSB)最高有效位:(MSB)ASCII数据帧位序:无奇偶校验图5 ASCII位序RTU数据帧位序:带奇偶校验无奇偶校验图6 RTU位序错误校验方法标准的Modbus串行通讯网络采用两种错误校验方法,奇偶校验(奇或偶)可用于校验每一个字符,信息帧校验(LRC或CRC)适用整个信息的校验,字符校验和信息帧校验均由主机设备产生,并在传送前加到信息中去。从机设备在接收信息过程中校验每个字符和整个信息。主机可由用户设置的一个预定时间间隔,确定是否放弃传送信息。该间隔应有足够的时间来满足从机的正常响应。若主机检测到传输错误时,则传输的信息无效。从机不再向主机返回响应信息。此时,主机会产生一个超时信息,并允许主机程序处理该错误信号。注意:主机向实际并未存在的从机发送信息时也会引起超时出错信号。在MAP或Modbus+等其它网骆上使用时,采用比Modbus更高一级的数据帧校验方法。在这些网络中,不再运用Modbus中的LRC或CRC校验方法。当出现发送错误时,网络中的通讯协议通知发送设备有错误出现,并允许根据设置的情况,重试或放弃信息发送。若信息已发送,但从机设备未作响应,则主机通过程序检查后发出一个超时错误。奇偶校验用户可设置奇偶校验或无校验,以此决定每个字符发送时的奇偶校验位的状态。何论是奇或偶校验,它均会计算每个字符数据中值为“1”的位数,ASCII方式为位数据;RTU方式为8位数据。并根据“1”的位数值(奇数或偶数)来设定为“0”或“1”如一个RTU数据帧中8位数据位为:1100 0101在该帧中,值为“1”的总位数为4,即偶数。如采用奇校验方式时,则 “1”的总位数为奇数,即5。发送信息时,计算奇偶位,并加到数据帧中,接收设备统计位值为“1”的数量,若与该设备要求的不一致时产生一个错误。在Modbus总线上的所有设备必须采用相同的奇偶校验方式。注意:奇偶校验只能检测到数据帧在传输过程中丢失奇数“位”时才产生的错误。如采用奇数校验方式时,一个包含3个“1”位的数据丢失2个“1”位时,其结果仍然是奇数。若无奇偶校验方式时,传输中不作实际的校验,应附加一个停止位。LRC校验ASCII方式时,数据中包含错误校验码,采用LRC校验方法时,LRC校验信息以冒号“:”开始,以CRLF字符作为结束。它忽略了单个字符数据的奇偶校验的方法。LRC校验码为1个字节,8位二进制值,由发送设备计算LRC值。接收设备在接收信息时计算LRC校验码。并与收到的LRC的实际值进行比较,若二者不一致,亦产生一个错误。在梯形图中,CKSM函数可计算数据信息中LRC的校验。用于主计算机时请查阅附录C中的一个实例,它详细说明LRC的校验的过程。错误校验方法CRC校验RTU方式时,采用CRC方法计算错误校验码,CRC校验传送的全部数据。它忽略信息中单个字符数据的奇偶校验方法。CRC码为2个字节,16位的二进制值。由发送设备计算CRC值,并把它附到信息中去。接收设备在接收信息过程中再次计算CRC值并与CRC的实际值进行比较,若二者不一致,亦产生一个错误,校验开始时,把16位寄存器的各位都置为“1”,然后把信息中的相邻2个8位字节数据放到当前寄存器中处理,只有每个字符的8位数据用于CRC处理。起始位,停止位和校验位不参与CRC计算。CRC校验时,每个8位数据与该寄存器的内容进行异或运算,然后向最低有效位(LSB)方向移位,用零填入最高有效位(MSB)后,再对LSB检查,若LSB=1,则寄存器与预置的固定值异或,若LSB=0,不作异或运算。重复上述处理过程,直至移位8次,最后一次(第8次)移位后,下一个8位字节数据与寄存器的当前值异或,再重复上述过程。全部处理完信息中的数据字节后,最终得到的寄存器值为CRC值。CRC值附加到信息时,低位在先,高位在后。在梯形图中,CKSM函数计算信息中的CRC值。用于主计算机时,可查阅附录C中的一个实例,它详细说明了CRC的校验。第二章数据和控制功能r Modbus 功能代码格式r Modbus 功能代码总结r Modbus 功能代码说明功能代码格式数字值表达若无特殊说明在此节文中用+进制值表示,图中的数据区则用十六进制表示。Modbus 信息中的数据地址Modbus 信息中的所有数据地址以零作为基准,各项数据的第一个数据地址的编号为0如:r 在可编程控制器中“coil 1”在Modbus信息中其地址值表示为0000r Coil 127(十进制)在Modbus信息中则为007EH(126十进制)r 保持寄存器40001,在信息中数据地址为寄存器0000。功能代码区为保持寄存器类型规定的操作,因此,“4XXXX”是缺省的地址类型。r 保持寄存器40108寻址寄存器地址为006B hex(+进制107)Modbus信息中区内容图7为一个例子,说明了Modbus的查询信息,图8为正常响应的例子,这两例子中的数据均是16进制的,也表示了以ASCLL或RTU方式构成数据帧的方法。主机查询是读保持寄存器,被请求的从机地址是06,读取的数据来自地址从40108至40110 3个保持寄有器。注意,该信息规定了寄存器的起始地址为0107 (006BH)。从机响应返回该功能代码,说明是正常响应,字节数“Byle count”中说明有多少个8位字节被返回。因无论是ASCII方式还是RTU方式,它表明了附在数据区中8位字节的数量。ASCII方式时,字节数为数据中ASCII字符实际数的一半,每4个位的16进制值需要一个ASCII字符表示,因此在数据中应由2个ASCII字符来表示一个8位的字节。如RTU方式时,63H 用一个字节(01100011)发送,而用ASCII方式时,发送需2个字节,即ASCII“6”(0110110)和ASCII“3”(0110011)。8个位为一个单位计算“字节数”,它忽略了信息帧用(ASCII或RTU)组成的方法。字节数使用方法:当在缓冲区组织响应信息时,“字节数”区域中的值应与该信息中数据区的字节数相等。QUERYField NameHeaderSlave AddressFunctionStarting Address HiStarting Address LoNo. of Registers HiNo. of Registers LoError CheckTrailerExample(Hex)0603006B0003Total Bytes:ASCIICharacters:(colon)0603006B0003LRC (2 chars.)CR LF17RTU8-Bit FieldNone0000 01100000 00110000 00000110 10110000 00000000 0011CRC (16 bits)None8图8说明“字节数”区在一个贡型响应中的应用。RESPONSEField NameHeaderSlave AddressFunctionByte CountData HiData LoData HiData LoData HiData LoError CheckTrailerExample(Hex)060306022B00000063Total Bytes:ASCIICharacters:(colon)0 60 30 60 22 B0 00 00 06 3LRC (2 chars.)CR LF23RTU8-Bit FieldNone0000 01100000 00110000 01100000 00100010 10110000 00000000 00000000 00000110 0011CRC (16 bits)None11图8:从机采用ASCII/RTU方式响应Modbus+数据内容在Modbus+网络发送的Modbus信息应需嵌入到LLC (逻辑连接控制)级数据帧,Modbus信息区由8位字节的数据组成,类似于RTU中的信息组成。由发送设备把从机地址转换成Modbus+路由地址,CRC数据不在Modbus信息中发送,因为会在更高级的数据链路控制层(HDLC)中进行CRC校验。其余的信息与原标准格式一致,应用软件(控制器中的MSTR或主机中的Modcom III)可将这些信息帧组成数据包。图9示例说明了如何将读寄存器值的请求嵌入到+Modbus 网络的数据帧中。图9:Modbus+数据内容控制器支持的功能代码下表列出Modicon控制器支持的功能代码:以十进制表示。“Y”表示支持“N”表示不支持。代码名称 384484584884M8498401读线圈状态YYYYYY 02 读输入状态 Y Y Y Y Y Y03 读线保持寄存器Y Y Y YY Y04 读输入寄存器Y Y Y Y Y Y05 强制单个线圈 Y Y YY Y Y06 预置单个寄存器 Y YYYYY07 读不正常状态Y YYYYY 08 诊断(见第3章)09 程序 484 N Y N N N N 10 查询 484 N Y N N N N 11 通讯事件控制 Y N Y N N Y 12 通讯事件记录 Y N Y N N Y 13 程序控制器 Y N Y N N Y 14 查询控制器 Y N Y N N Y 15 强制多个寄存器 Y Y Y Y Y Y 16 预置多个寄存器 Y Y Y Y Y Y 17 报告从机 ID Y Y Y Y Y Y 18 程序 884/M84 N N N Y Y N 19 通讯链路复位 N N N Y Y N 20 读通用参考值 N N YN N Y 21 写通用参考值 N N Y N N Y 22 Mask Write 4X Register N N NN N (1)23 Read/Write 4X Registers N N N N N (1)24 Read FIFO 队列 N N N N N (1)(1)功能代码仅由984-785控制器支持01 读线圈状态描述读从机离散量输出口的 ON/OFF 状态,不支持广播。附录B列出由不同控制器型号支持最大的参数清单。查询查询信息规定了要读的起始线圈和线圈量,线圈的起始地址为零,1-16个线圈的寻址地址分为0-15。例:请求从机设备17读20-56线圈。QUERYField NameSlave AddressFunctionStarting Address HiStarting Address LoNo. of Points HiNo. of Roints LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110100130025—图10: 读线圈状态-查询响应响应信息中的各线圈的状态与数据区的每一位的值相对应,1=ON; 0=OFF。第一个数据字节的LSB为查询中的寻址地址,其他的线圈按顺序在该字节中由低位向高位排列,直至8个为止,下一个字节也是从低位向高位排例。若返回的线圈数不是8的倍数,则在最后的数据字节中的剩余位至字节的最高位全部填零,字节数区说明全部数据的字节数。RESPONSEField NameSlave AddressFunctionByte CountData (Coils 27-20)Data (Coils 35-28)Data (Coils 43-36)Data (Coils 51-44)Data (Coils 56-52)Error Check (LRC or CRC)Example(Hex)110105CD6BB20E1B—图11: 读线圈状态-响应线圈27-20的状态用CDH表示,二进制值为11001101,该字节的MCB为线圈27,LSB 为20。线圈从左(27)向右(20)状态分别为ON-ON-OFF-OFF-ON-ON-OFF-ON,因此第一个字节中的线圈从左到右应是27-20。下一个字节的线圈应为35至28。位数据串行转输从低位到高位,即20…27,28…35。最后一个数据字节中,56-52线圈的状态为1BH(或二进制00011011),线圈56是左数第4位,线圈52是该字节的最低位,所线圈56至52的状态分别为ON-ON-OFF-ON-ON注意3个剩余位(至最高位的数)全部填0。02读输入位状态说明读从机离散量输入信号的ON/OFF状态。不支持广播。附录B列出各种型号控制器所支持的最大参数量。查询查询信息规定了要读的输入起始地址,以及输入信号的数量。输入起始地址为0,1-16个输入口的地址分别为0-15。例:请求读从机设备17的10197-10218的输入位状态。QUERYField NameSlave AddressFunctionStarting Address HiStarting Address LoNo. of Points HiNo. of Roints LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110200C40016—图12: 读输入位状态-查询。响应响应信息中的各输入口的状态,分别对应于数据区中的每一位值,1 = ON; 0 = OFF,第一个数据字节的LSB为查询中的寻址地址,其他输入口按顺序在该字节中由低位向高位排列,直至8个位为止。下一个字节中的8个输入位也是从低位到高位排列。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直至字节的最高位全部填零。字节的最高位,字节数区。说明了全部数据的字节数。例:对查询作出响应(参见上页)。RESPONSEField NameSlave AddressFunctionByte CountData (Inputs 10204-10197)Data (Inputs 10212-10205)Data (Inputs 10218-10213)Error Check (LRC or CRC)Example(Hex)110203ACDB35—图13:读输入位状态-响应。输入位10204-10197的状态用35H (或二进制00110101) 表示。输入位10218为左数第3位,10213输入位为LSB,输入位10218-10213的状态分别为ON-ON-OFF-ON-OFF-ON,注意最位还有2个剩余位需填零。03读保持寄存器说明读从机保持寄存器的二进制数据不支持广播,附录B列出了由各种型号控制器所支持的最大的参数量查询查询信息规定了要读的寄存器起始地址及寄存器的数量,寄存器寻址起始地址为0000,寄存器1-16所对应的地址分别为0-15QUERYField NameSlave AddressFunctionStarting Address HiStarting Address LoNo. of Points HiNo. of Roints LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)1103006B0003—图14:读保持寄存器-查询响应响应信息中的寄存器数据为二进制数据,每个寄存器分别对应2个字节,第一个字节为高位值数据,第二个字节为低位数据。对984-X8X型控制器(如984-685等),扫描数据的速率为每次125个寄存器。对其它控制器型号的扫描速率为每次32个寄存器,全部数据完成组合后返回响应信息。例按查询要求返回响应。RESPONSEField NameSlave AddressFunctionByte CountData Hi (Register 40108)Data Lo(Register 40108)Data Hi(Register 40109)Data Lo(Register 40109)Data Hi(Register 40110)Data Lo(Register 40110)Error Check (LRC or CRC)Example(Hex)110306022B00000064—图15:读寄存器-响应寄存器40108的数据用022BH 2个字节(或用十进制555)表示,寄存器40109-40110中的数据为0000和0064H,(十进制时为0和100)04读输入寄存器说明读从机输入寄存器(3X类型)中的二进制数据,不支持广播附录B列出了由各种型号控制器所支持的最大的参数量查询查询信息规定了要读的寄存器的起始地址及寄存器的数量,寻止起始地址为0,寄存器1-16所对应的地址分别为0-15。例:请求读从机设备17中的30009寄存器。QUERYField NameSlave AddressFunctionStarting Address HiStarting Address LoNo. of Points HiNo. of Roints LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110400080001—图16:读输入寄存器-查询响应响应信息中的寄存器数据为每个寄存器分别对应2个字节,第一个字节为高位数据,第二个字节为低位数据。对984-X8X型控制器(如984-685等),扫描数据的速率为每次125个寄存器,对其它型号的控制器为每次32个寄存器。数据完成组合后,返回响应信息。例按查询要求返回响应RESPONSEField NameSlave AddressFunctionByte CountData Hi(Register 30009)Data Lo(Register 30009)Error Check (LRC or CRC)Example(Hex)110402000A—图17:读寄存器-响应寄存器30009中的数据用000AH 2个字节(或用十进制10)表示05强制单个线圈说明强制单个线圈(0X类型)为ON或OFF状态。广播时,该功能可强制所有从机中同一类型的线圈均为ON或OFF状态。ø 注意:该功能可越过控制器内存的保护状态和线圈的禁止状态。线圈强制状态一直保持有效直至下一个控制逻辑作用于线圈为止。控制逻辑中无线圈程序时,则线圈处于强制状态。附录B中列出了由各种型号控制器所支持的最大的参数量。查询查询信息规定了需要强制线圈的类型,线圈起始地址为0,线圈1的寻址地址为0由查询数据区中的一个常量。规定被请求线圈的ON/OFF状态, FF00H值请求线圈处于ON状态,0000H值请求线圈处于OFF状态,其它值对线圈无效,不起作用。例:强制从机设备17中的173线圈为ON状态QUERYField NameSlave AddressFunctionCoil Address HiCoil Address LoForce Data HiForce Data LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110500ACFF00—图18:强制单个线圈-查询响应线圈为强制状态后即返回正常响应例:按查询要求返回响应RESPONSEField NameSlave AddressFunctionCoil Address HiCoil Address LoForce Data HiForce Data LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110500ACFF00—图19:强制单个线圈06预置单个寄存器说明把一个值预置到一个4X类型保持寄存器中。广播时,该功能把值预置到所有从机的相同类型的寄存器中。ø 注意:该功能可越过控制器的内存保护。使寄存器中的预置值保持有效。只能由控制器的下一个逻辑信号来处理该预置值。若控制逻辑中无寄存器程序时,则寄存器中的值保持不变。附录B中列出了各种型号控制器所支持的最大的参数量查询查询信息规定了要预置寄存器的类型,寄存器寻址起始地址为0,寄存器1所对应的地址为0。请求的预置值在查询数据区,M84或484控制器使用一个10位二进制值,其中高6位设定为0,而其它类型的控制器使用16位值。例:请求把从机设备17中的40002寄存器预置为0003H值。QUERYField NameSlave AddressFunctionRegister Address HiRegister Address LoPreset Data HiPreset Data LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110600010003—图20:预置单个寄存器-查询响应寄存器内容被预置后返回正常响应例:按查询要求返回响应RESPONSEField NameSlave AddressFunctionRegister Address HiRegister Address LoPreset Data HiPreset Data LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110600010003—图21:预置单个寄存器-响应07读不正常状态说明读从中机中8个不正常状态线圈的数据,某些线圈号已在不同型号的控制器中预定义,而其它的线圈由用户编程,作为有关控制器的状态信息,如“machine ON/OFF”,“heads retraced”,(缩回标题),“safeties satisfied”(安全性满意),“error conditions”(存在错误条件)或其它用户定义的标志等。该功能码不支持广播。该功能代码为存取该类信息提供了一种简单的方法,不正常线圈的类型是已知的(在功能代码中不需要线圈类型) 预定义的不正常线圈号如下:控制器型号线圈设定M84,184/384,584,9841-8用户定义484257 电池状态258-264用户定义884761电池状态762内存保护状态763R10工况状态764-768用户预定义查询例请求读从机设备17中的不正常状态QUERYField NameSlave AddressFunctionError Check (LRC or CRC)Example(Hex)1107—图22:读不正常状态-查询响应正常响应包含 8 个不正常的线圈状态,为一个数据字节,每个线圈一位。LSB对应为最低线圈类型的状态。例:按查询要求返回响应:QUERYField NameSlave AddressFunctionError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110B—图23:读不正常状态—响应该例子中,线圈数据为 6DH (二进制0110 ,1101),从左到右 (最高位至最低位) 的线圈状态分别为: OFF – ON – ON – OFF – ON – ON – OFF – ON。若控制器型号为 984,这些位表示线圈 8 至 1 的状态;若控制器型号为 484 则表示线圈 264 至 257 的状态。11 (0B Hex) 取通讯事件计数器说明由从机通讯事件计数器返回一个状态字和事件数,依据一串信息前后读取的当前数值,由主机决定其信息是否已被从机正常处理,该功能代码不支持广播。信息成功完成 1 次,使控制器的事件计数器加 1, 不正常响应,查询命令或取事件计数器命令等,对计数值不起作用。通过诊断功能代码 (08),(若重起动通讯选择子功能代码 0001) 或计数器和诊断寄存清零器代码 (000A) 等可对事件计数器复位。查询例:请求读取从机设备 17 的通讯事件计数器QUERYField NameSlave AddressFunctionError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110B—图 24:读取通讯事件计数器—查询响应正常响应含一个带 2 个字节的状态字和一个双字节的事件数,若从机还未处理完以前发出的程序值状态字中的各位。均为 1 (FFFFH),处理完时,各位值均为 0(0000H)。例:按查询要求返回响应QUERYField NameSlave AddressFunctionStatus HiStatus LoEvent Count HiEvent Count LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110BFFFF0108—图 25:读取通讯事件计数器—响应该列子中,状态字是 FFFFH,说明从机还在处理程序,控制器计算的事件数为 264 (0108H)12 (0C Hex) 读取通讯事件记录说明由从机返回一个状态字,事件数,信息数和一个事件的数据区。不支持广播状态字和事件数与读取通讯事件计数器功能代码(11,OBH)返回值相同。信息计数器包含从机处理,(最后一次再起动,计数器清零操作,或通电)的信息量,该值与由诊断功能代码 (08),总线信息数子功能代码 (11,0BH) 返回的值相同。事件数据区包含 0-64 个字节。每个字节对应Modbus 送出的一个状态,或子机接收操作的一个状态。由子机把事件送到顺序排列的区域。字节 0 为最新的事件,最大新的确字节刷新该区域的最老的字节。查询例:请求从机设备 17 读取通讯事件记录QUERYField NameSlave AddressFunctionError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110C—图 26:读取通讯事件记录—查询响应正常响应含一个 2 个字节的状态字区,一个 2 个字节的事件数区和一个 2 个字节的信息数区,以及有 0-64 个字节的事件区,一个字节数区定义上述 4 个区的数据的总长度。例:按查询要求返回响应RESPONSEField NameSlave AddressFunctionByte CountStatus HIStatus LoEvent Count HiEvent Count LoMessage Count HiMessage Count LoEvent 0Event 1Error Check (LRC or CRC)Example(Hex)110C080000010801212000—图 27:读取通讯事件记录—响应在这例子中状态字为 0000H,说明从机已完成程序处理从机计算的事件数为 264 (0108H),已处理的信息数为 289 (0121H)。 最近的通讯事件在 Event 0 字节中。数值 20H 表示该从机已最后进入了只听状态 (Listen Only Mode)。以前的事件在 Event 1 字节中,数值 00H 表示该从机接收了一个通讯再起动事件(Communications Restart),响应事件的字节会在后面叙述。12 (0C Hex) 读取通讯事件记录事件字节内容读取通讯事件记录功能代码返回的一个事件字节可为 4 种类型之一,每一个字节中的高 7 位定义该字节的类型,高 6 位可进一步说明该字节,见下面说明。从机 Modbus 接收事件从机接收查询信息时,储存事件字节的类型,并在处理前。储存该事件字节的类型。把高 7 位置 1 定义这事件,如果相应条件“真”(true),则其他位也置 1,字节中各位的含义如下。Bit Contents0 未用1 通讯错误2 未用3 未用4 字符超限5 只听模式6 接收广播7 1从机 Modbus 发送事件从机完成查询信息处理后返回正常(或不正常)响应,或无响应后,储存事件字节的类型。通过高 7 位置“0”,高 6 位置“1”定义事件,若相应的条件“真”(TRUE),则其他位置 “1”。字节中各位含义如下:Bit Contents0 读不正常发送 (不正常功能码 1-3)1 从机放弃不正常发送 (不正常功能码 4)2 从机放弃不正常发送 (不正常功能码 从5-6)3从机程序NAK不正常发送 (不正常功能码 从7)4从机程序NAK不正常发送,出现写入超时错误5从机程序NAK不正常发送,当前只听方式6 17 0从机进入只听模式当从机进入只听模式时储存这类事件字节,事件由 04H 数据定义,如下:Bit Contents0 01 02 13 04 05 06 07 0从机初始化通讯再起动通讯口再起动时由从机储存事件字节的类型,诊断功能代码 (08)再带起动通讯选择子功能代码 (0001) 使从机通讯再起动。该功能可把从机配置成错误时继读方式 (Continue on Error) 或错误时停止方式 (Stop on Error)。若从机配置成“错误时继读方式”时,则事件字节加到已存在的事件记录中,若配置成“错误时停止”方式时,则把该字节加到记录中,并把其余的记录清零。Bit Contents0 01 02 03 04 05 06 07 015 (0F H) 强制多个线圈说明按线圈的顺序把各线圈 (0X 类型) 强制成 ON 或 OFF。广播时,该功能代码可对各从机中相同类型的线圈起强制作用。ø 注意:该功能代码可越过内存保护和线圈的禁止状态线圈。保持强制状态有效,并只能由控制器的下一个逻辑来处理。若无线圈控制逻辑程序时,线圈将保持强制状态。附录 B 中列出了各种型号控制器所支持的最大参数量。查询查询信息规定了被强制线圈的类型,线圈起始地址为 0,线圈 1 寻址地址为 0。查询数据区规定了被请求线圈的 ON/OFF 状态,如数据区的某位值为“1”表示请求的相应线圈状态为ON,位值为“0”,则为OFF状态。下述例子为请求从机设备 17 中一组 10 个线圈为强制状态,起始线圈为 20 (则寻址地址为 19 或 13H),查询的数据为 2 个字节,CD01H (二进制 11001101 0000 0001) 相应线圈的二进制位排列如下:Bit:1100110100000001Coll:2726252423222120-------2928传送的第一个字节 CDH 对应线圈为 27-20, LSB 对应线圈 20,传送的第二个字节为 01H,对应的线圈为 29-28, LSB 为继圈 28,其余未使用的位均填“0”。QUERYField NameSlave AddressFunctionCoil Address HiCoil Address LoQuantity of Coils HiQuantity of Coils LoByte CountForce Data Hi (Coils 27-20)Force Data Lo (Coils 29-28)Error Check (LRC or CRC)Example(Hex)110F0013000A02CD01—图 28:强制多个线圈 - 查询响应正常响应返回从机地址,功能代码,起始地址以及强制线圈数例:对上述查询返回的响应RESPONSEField NameSlave AddressFunctionCoil Address HiCoil Address LoQuantity of Coils HiQuantity of Coils LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)110F0013000A—图 29:强制个多个圈—响应16(10 Hex)预置多个寄存器说明把数据按顺序预置到各 (4×类型) 寄存器中,广播时该功能代码可把数据预置到全部从机中的相同类型的寄存器中。ø 注意:该功能代码可越过控制器的内存保护,在寄存器中的预置值一直保持有效,只能由控制器的下一个逻辑来处理寄存器的内容,控制逻辑中无该寄存器程序时,则寄存器中的值保持不变。附录 B 中列出了各种型号控制器所支持的最大参数量。查询信息中规定了要预置的寄存器类型,寄存器寻址的起始地址为 0,寄存器1寻址地址为0。查询数据区中指定了寄存器的预置值,M84和484型控制器使用10位二进制数据,2个字节,剩余的高6位置0。而其他类型的控制器使用一个 16 位二进制数据,每个寄存器 2 个字节。例:请求在从机设备 17 中的 2 个寄存器中放入预置值,起始寄存器为 40002 ,预置值为 00 0AH 和 01 02H。QUERYField NameSlave AddressFunctionStarting Address HiStarting Address LoNo. of Registers HiNo. of Registers LoByte CountData HiData LoData HiData LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)11100001000204000A0102—图30:预置多个寄存器响应正常响应返回从机地址,功能代码和起始地址和预置寄存器数。例:按查询要求返回响应PESPONSEField NameSlave AddressFunctionStarting Address HiStarting Address LoNo. of Registers HiNo. of Registers LoError Check (LRC or CRC)Example(Hex)111000010002—图 31:预置多个寄存器—响应17(11 Hex)报告从机 ID说明返回一个从机地址控制器的类型,从机的当前状态,以及有关从机的其他说明,不支持广播。查询例:请求报告从机设备 17 的 ID 和状态QUERYField NameSlave AddressFunctionError Check (LRC or CRC)Example(Hex)1111—图 32:报告从机 ID—查询 响应正常响应格式见图 33,数据内容对应每台控制器的类型。图 33 报告从机 ID—响应从机 ID 总结数据区第一个字节为 Modicon 控制器返回的从机 IDSlave ID Controller0 Micro 841 4842 184/3843 5848 8849 98417(11 Hex)报告从机 ID184/384 控制器返回一个字节数 4 或 74 (4AH),若控制器 J347 Modbus 从机接口已建立,内部 PIB 表正常,则字节数为 74,其他情况字节数为 4。 经常返回的 4 个字节是:Byte Contents1 Slave ID (2 为 184/384)2 运行指示器状态 (0 = OFF, FF = ON)3,4 状态字Bit 0 = 0Bit 1 = 内存保护状态 (0 = OFF, 1 = ON)Bit 2,3 = 控制器类型:Bit 2 = 0 和 Bit 3 = 0指示 184Bit 2 = 1 和 Bit 3 = 0 指示 384Bits 4-15 = 未用J347 正确建立,PIB 表正常时返回附加的 70 个字节:Byte Contents5,6 PIB 起始地址7,8 控制器系列号9,10 执行 ID字节 11-74 含 PIB 表,只有控制器工作,数据在有效 (字节 2),PIB 表如下:11,12 最大的输出线圈量13,14 输出线圈允许表15,16 输入线圈/运行表的地址17,18 输入线圈量19,20 输入线圈允许表21,22 第一个获取数 (16 倍数)23,24 最后一个获取数 (16 的倍数)25,26 输入寄存器的地址27,28 输入寄存器数量29,30 输出和保持寄存器数量31,32 用户逻辑地址33,34 输出线圈 RAM 表地址35,36 功能禁止屏蔽37,38 扩展功能路由地址39,40 数据传输路由41,42 43,44 未用45,46 功能禁止屏蔽47,48 A模式历史表格地址49,50 DX 打印机请求表51,52 顺序组数量53,54 顺序映像表55,56 顺序 RAM 地址57,58 50XX 寄存器数量59,60 50XX 表地址61,62 输出线圈 RAM 映像地址63,64 输入 RAM 映像地址65,66 延时输出起动组67,68 延时输出结束组69,70 看门狗线71,72 自锁 RAM 地址73,74 延时输出组数量17 (11 Hex) 报告从机 ID584584 控制器返回一个字节数为 9 的信息如下:Byte Contents1 从机 ID 号为 32 运行指示器状态 (0 = OFF, FF = 0N)3 4K 0 页内存4 1K 状态 RAM5 用户逻辑段数量6,7 机器状态字 (配置表字 101,65H) 字的构成如下:Byte 6:Bit 15 = 建立端口 1Bit 14 = 建立端口 2Bit 13 = 设定端口 1 地址Bit 12 = 设定端口 2 地址Bit 11 = 未用Bit 10 = 恒定扫描状态 (0 = OFF, 1 = ON)Bit 9 = 单次扫描状态 (0 = OFF, 1 = ON)Bit 8 = 16/24-bit节点 (0 = 24-bit 节点,1 = 16-bit 节点)Byte 7:Bit 7 = (MSB of byte 7) = 通电 ON (1 = ON, 不应为 0)Bit 6 = RUN 运行指示器状态 (0 = ON, 1 = OFF)Bit 5 = 内存保护状态 (0 = ON, 1 = OFF)Bit 4 = Battery OK (0 = OK, 1 = 不OK) 电池Bits 3-0 = 未用8,9 机器停止码 (配置表格字 105,69H)字的构成如下:Byte 8:Bit 15 (MSB) = 外设口停止 (可控停止)Bit 14 = 未用Bit 13 = Bit 12 = 不合法的外设干涉Bit 11 = Bit 10 = Bit 9 = 状态 RAM 测试失败Bit 8 = 不停止逻辑检测或Byte 9:Bit 7 = (MSB) = 看门狗定时器终Bit 6 = 实时时钟错误Bit 5 = CPU 诊断失败Bit 4 = 无效的Bit 3 = 无效节点类型Bit 2 = 逻辑检查出错Bit 1 = 备用检查出错Bit 0 = 不合法配置17 (11 Hex) 报告从机 ID984型控制器984型控制器返回的ID数据共9个字节,如下:Byte Contents1 控制器为 984 型时从机ID 号为 92 运行指示器状态 (0 = OFF, FF = 0N)3 4K 0 页内存4 1K 状态 RAM5 用户逻辑段数量6,7 机器状态码 (配置表字 101,65H) 字的结构如下:Byte 6:Bit 15(MSB) = 未赋值Bit 14-11 = 未赋值Bit 10 = 恒定扫描状态 (0 = OFF, 1 = ON)Bit 9 = 单次扫描状态 (0 = OFF, 1 = ON)Bit 8 = 16/24-bit Bit 10 = 恒定扫描状态 (0 = OFF, 1 = ON)Bit 9 = 单次扫描状态 (0 = OFF, 1 = ON)Bit 8 = 16/24-bit节点 (0 = 24-位节点,1 = 16-位节点)Byte 7:Bit 7 (MSB) = 通电 (1 = ON, 不应为 0)Bit 6 = 运行指示器状态 (0 = ON;1 = OFF)Bit 5 = 内存保护状态(0 = ON;1 = OFF)Bit 4 = 电池 OK (0 = OK, 1 = 不OK)Bit 3-1 = 未赋值Bit 0 = 内存减少标志(0=不减少;1=减少)Bit 0 = 内存减少标志内存减少:机器状态字以配置表中的字 99, 100 和 175 (63H, 64H 和 AFH) 定义使用内存下降值。若 bit0 = “1”下降值计算如下:0页(16位字)= 字 99*4096)-(字 175 低字节*16)状态表 (16 位字) = (字 100*1024)-(字 175 高字节 *16)8,9 机器停止码 (配置表字 105,69H)字的结构:Byte 8:Bit 15 (MSB) = 外设端口停止 (可控停止)Bit 14 = (984A, B, X) = 扩展内存部分损坏Bit 13 = Bit 12 = 不合法的外设干涉Bit 11 = Bit 10 = 起动节点不能起动段Bit 9 = 状态 RAM 测试失败Bit 8 = 逻辑检测死循环或数据段数不正确Byte 9:Bit 7(MSB 9) = 看门狗定时器结束Bit 6 = 实时时钟出错Bit 5(984A, B, X) = CPU 诊断失败Bit 5(984) = 使用表线圈不正确Bit 4 = S908 远程 IO 标题坏Bit 3 = 无效节点类型Bit 2 = 逻辑检查出错Bit 1 = 运行方式下禁止线圈Bit 0 = 不合法配置20(14Hex)读通用类型寄存器说明返回扩展内存文件中的6X类型寄存器内容,不支持广播。该功能代码能读多组类型寄存器,组别之间的地址可分开,但组内的地址必须连续。查询查询信息包括,标准的Modbus从机地址,功能代码,字节数,以及错误检查区域。查询信息中还指定要读取的寄存器组或组的地址类型,每一组由一个单独的“子请求”区定义,它包括7个字节:- 寄存器类型:1字节,(指定为6X类型)- 扩展内存文件号:2字节(1-10或0001-000AH)- 文件中寄存器起始地址:2个字节- 要读取的寄存器数量:2个字节要读的寄存器数量与预期响应的其它
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