关于Modbus协议的数据结构和寄存器地址模型以及典型应用

1、Modbus协议的应用举例

        Modbus读写SQL数据库的数据、通过Modbus协议采集数据到数据库

         AB罗克韦尔PLC跟Modbus协议的设备通讯、西门子PLC跟Modbus协议的设备通讯

        AB罗克韦尔PLC转Modbus协议主站、西门子PLC转Modbus协议主站

2、Modbus协议的数据模型

        数据模型是对可访问数据的一种抽象，Modbus协议的数据模型定义了四种可访问的数据，分别是：

        离散量输入 (DI：Discrete Input)；

        离散量输出 / 线圈 (DQ：Discrete Output / Coils)；

        输入寄存器 (IR：Input Registers)；

        保持寄存器 (HR：Holding Registers)；

        其中，离散量输入和离散量输出/线圈只支持以位(bit)的方式进行访问，输入寄存器和保持寄存器只支持以字(WORD)的方式进行访问；离散量输入和输入寄存器只支持以只读的方式进行访问，而线圈和保持寄存器既可以读也可以写；

        数据模型中成员的特点如下面的表格所示：

        既然数据模型是一种抽象，在实际使用时必须将其映射到真实的物理存储区才能被访问。

        Modbus协议允许设备将四种数据分别映射到不同的存储区块中，各个区块之间相互独立，使用不同的功能码可读取到不同的数值，如下图所示：

        Modbus协议也允许设备将四种数据映射到同一存储区块中，这样通过不同的功能码读取数据可能会得到相同的数据(比如：输入寄存器和保持寄存器为同一物理区块），如下图所示：

        数据模型中的每一种数据都最多允许有65536个元素（编号1~65536），元素的地址编号从0开始，因此地址的范围为：0~65535；

        需要说明的是：65536只是协议允许的最大元素范围，但并不要求全部实现。Modbus协议允许设备根据自己的实际情况实现部分元素，甚至不要求实现模型中全部四种数据；

3、Modbus协议的地址模型

        为了简化数据模型与设备存储区的对应关系，引入了一种地址模型。该模型通过编号的方式对不同类型数据进行区分，各数据的地址编号请看下面的表格：

        Modbus地址模型的编号从1开始。由于每一种数据都最大支持65536个元素，具体如下：

        线圈型数据，地址范围(从1开始)：000001~065536；

        离散量输入，地址范围(从1开始)：100001~165536；

        输入寄存器，地址范围(从1开始)：300001~365536；

        保持寄存器，地址范围(从1开始)：400001~465536；

        有些设备如仪表、变频器等寄存器地址很少不超过4位数，会在中间省去一个0，这样400001就写成40001了。

        由于上述地址都是比较大的数值，实际应用一般采用区域代码+地址的方式，或者直接采用16进制表示地址，具体如下：

        线圈型数据，区域代码+地址(从0开始)：DQ 0~65535，16进制：0000H~FFFFH / 0x0000~0xFFFF；

        离散量输入，区域代码+地址(从0开始)：DI 0~65535，16进制：0000H~FFFFH / 0x0000~0xFFFF；

        输入寄存器，区域代码+地址(从0开始)：IR 0~65535，16进制：0000H~FFFFH / 0x0000~0xFFFF；

        保持寄存器，区域代码+地址(从0开始)：HR 0~65535，16进制：0000H~FFFFH / 0x0000~0xFFFF；

        Modbus地址模型对于Modbus-RTU/ASCII和Modbus-TCP协议都是适用的。