Modbus--线圈(数字量)和寄存器(模拟量)关系解析

在线圈(Coils)和寄存器(Registers)与 数字量模拟量 的对应关系上,有一定的关联,但这两者并不完全等同。:

1. 线圈(Coils)与数字量(Discrete Signals)

  • 线圈(Coils)数字量(Discrete Signals) 的一种表示方式,通常用于表示设备的开关状态(例如:开/关、开关量、继电器等)。

    • 线圈 通常表示离散的 1 位数据,即开(1)或关(0)。例如,某个设备的电源开关状态,或者某个报警指示灯是否亮起。
    • 这与 数字量信号 的概念非常匹配,数字量通常表示的是只有 两种状态 的信号(开/关、真/假等)。

    例如

    • 读取一个设备的电源是否打开(1 为打开,0 为关闭)。
    • 读取某个设备的报警指示灯是否亮(1 为亮,0 为灭)。

2. 寄存器(Registers)与模拟量(Analog Signals)

  • 寄存器(Registers) 是用于存储 模拟量(Analog Signals)整型数据 的存储单元,寄存器通常存储的是 16 位或 32 位的数据。

    • 模拟量 是可以取连续数值的信号,通常与温度、压力、流量等物理量相关,这些量可以取一个范围内的任何值。
    • 寄存器中
### Modbus协议与模拟量数字量关系 #### 1. 模拟量的处理 Modbus 协议支持多种数据类型的传输,其中包括用于存储 **模拟量** 的寄存器。根据描述,寄存器通常是 16 位或 32 位的数据单元[^5],能够表示连续变化的物理量,例如温度、压力或流量等。这些物理量通过传感器采集后,经过模数转换 (A/D 转换),将其转化为数字化的形式并存储在寄存器中。 具体来说,在 Modbus 中,模拟量通常存储在保持寄存器(Holding Registers)或输入寄存器(Input Registers)中。这两种寄存器都采用 16 位无符号整数格式,默认范围为 `0` 至 `65535`。如果需要更高的精度,则可以通过组合两个寄存器形成一个 32 位浮点数或其他编码方式来实现更广泛的数值表达能力。 #### 2. 数字量的处理 对于 **数字量**,即离散状态变量(如开关的状态、按钮的动作等),Modbus 提供了专门的数据区域——线圈(Coils)离散输入(Discrete Inputs)。 - 线圈主要用于可读写操作,每个线圈代表一位布尔值 (`ON/OFF`, `TRUE/FALSE`)- 离散输入则仅限于只读访问,同样以单比特形式存在。 这种设计使得设备间可以直接交换简单的开/关命令或者反馈当前硬件接口的工作状况。 #### 3. 数据交互机制 当客户端向服务器发送请求时,会指定目标地址以及所需的操作类型(比如读取多个寄存器值或是设置某个特定线圈的状态)。随后按照既定规则构建包含功能码的功能调用消息[PDU][^3],再封装成完整的应用层数据单位[ADU]并通过选定介质传递出去。 一旦服务端接收到合法查询之后便会依据实际情况生成回应信息。若是正常返回的话那么应答中的功能性代码应当匹配原始询问所携带的那个;而遇到错误情形下将会附加额外字段标明确切问题所在之处,并且此时的功能性代号会被加上十六进制偏移量`0x80`作为标志[^4]。 ```python # 示例:Python 实现简单 MODBUS RTU 客户端读取模拟量 import minimalmodbus instrument = minimalmodbus.Instrument('/dev/ttyUSB0', 1) # Port, Slave Address instrument.serial.baudrate = 9600 # Baud Rate instrument.serial.bytesize = 8 # Number of data bits instrument.serial.parity = 'N' # Parity instrument.serial.stopbits = 1 # Stop Bits temperature_register_value = instrument.read_register(registeraddress=1, functioncode=3) print(f"Temperature Register Value: {temperature_register_value}") ``` 以上脚本展示了利用 MinimalModbus 库编写的一个基础程序片段,该例子演示了怎样从远程装置获取保存在一个保持寄存器里的假设性的温度测量结果。 ---
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