modbus协议

最新推荐文章于 2025-03-21 16:38:28 发布

执行x

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MODBUS是一种广泛应用的工业通信协议，其ADU包含地址域、PDU和差错校验。PDU中包括功能码和数据，用于控制不同操作如读线圈、读保持寄存器等。最大ADU长度在串行链路和TCP中有所不同。功能码定义了各种操作，如01用于读线圈，03和04用于读寄存器，异常响应通过在功能码上加0x80标识。此外，协议还支持写多个线圈和寄存器的操作，并有异常响应码处理错误情况。

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1 MODBUS

应用层报文传输协议

ADU	应用数据单元
PDU	协议数据单元
MB	MODBUS协议
MBAP	MODBUS协议

ADU：地址域 + PDU + 差错校验
PDU：功能码+数据

串行链路：
- 最大RS485 ADU = 256 字节
- PDU = 256 - 服务器地址（1字节）- CRC（2字节）= 253 字节
TCP MODBUS
- ADU = 249 字节 + MBAP（7字节）= 256 字节

请求PDU，mb_req_pdu
响应PDU，mb_rsp_pdu
异常响应PDU，mb_excep_rsp_pdu

大端传输，big-endian
（16 bit）0x1234：首先发送 0x12，然后0x34

数据模型

离散量输入	单个bit	只读
线圈	单个bit	读写
输入寄存器	16 bit	只读
保持寄存器	16 bit	读写

2 功能码

正常响应
响应功能码 = 请求功能码
异常响应
响应功能码 = 请求功能码 + 0x80

功能码01：读线圈

功能码02：读离散量输入

线圈读取数量：0x0001 ~ 0x07D0 (2000)
指示状态：1为ON，0为OFF
字节数：N = 输出数量 / 8 ，如果余数不等于0，则等于 N+1

功能码03：读保持寄存器

功能码04：读输入寄存器

寄存器数量：0x0001 ~ 0x007D (125)
寄存器数据：每个寄存器 2 个字节
字节数： 2 * N（寄存器数量）

功能码05：写单个线圈

输入输出状态：0xFF 00为ON，0x00 00为OFF

功能码06：写单个寄存器

寄存器值：0x0000 ~ 0xFFFF

功能码15 (0x0F) ：写多个线圈

线圈数量：0x0001 ~ 0x07B0
指示状态：1为ON，0为OFF
字节数：N = 输出数量 / 8 ，如果余数不等于0，则等于 N+1

功能码16 (0x10) ：写多个寄存器

寄存器数量 N：0x0001 ~ 0x007B (123)
寄存器数据：每个寄存器 2 个字节
字节数： 2 * N（寄存器数量）

功能码20 (0x14) ：读文件记录

功能码21 (0x15) ：写文件记录

功能码22 (0x16) ：屏蔽写寄存器

利用AND屏蔽、OR屏蔽以及寄存器内容的组合来修改特定保持寄存器的内容
算法：结果 = （当前内容 AND And_Mask）OR（Or_Mask AND And_Mask）
- 如果Or_Mask = 0，则：结果 = (当前内容) AND (And_Mask）
- 如果And_Mask = 0，则：结果 = (Or_Mask)

功能码23 (0x17) ：读/写多个寄存器

在一个单独modbus事务中，实现了一个读操作和一个写操作的组合
读取数量 N：0x0001 ~ 0x007D (125)
写入数量 N：0x0001 ~ 0x0079 (121)

功能码43 (0x2B) ：读设备识别码

读取与远程设备的物理描述和功能描述相关的识别码和附加报文
读设备识别码的接口模拟为一个地址空间（一组可寻址数据元素，即：对象。由对象ID确定该数据元素）
接口由3种对象组成：
- 基本设备识别码【必备的】（厂商名称、产品代码、修订本号）
- 正常设备识别码
- 扩展设备识别码
指配号为14的MODBUS封装接口识别读识别码请求，访问类型
- 01：请求获得基本设备识别码（流访问）
- 02：请求获得正常设备识别码（流访问）
- 03：请求获得扩展设备识别码（流访问）
- 04：请求获得特定识别码对象（专用访问）
识别码数据不适合单独响应的情况下，可需要几个请求/响应事务处理。第一个事务处理，客户机必须设置对象id为0。
【响应】（在流访问下）“随后更多“ = FF（请求下一个对象id）/ 00（无更多对象）
设备的识别码一致性等级和支持访问的类型
- 01：基本识别码（仅流访问）
- 02：正常识别码（仅流访问）
- 03：扩展识别码（仅流访问）
- 81：基本识别码（流访问和单个访问）
- 82：正常识别码（流访问和单个访问）
- 83：扩展识别码（流访问和单个访问）

MODBUS异常响应

异常码	名称	含义
01	非法功能	功能码不允许
02	非法数据地址	数据地址不允许
03	非法数据值	数据值不允许（例如，隐含长度）
04	从站设备故障
05	确认	服务器（从站）已接收请求，需要长时间处理。防止客户机（主站）发生超时错误，可继续轮询确认。
06	从属设备忙	服务器（从站）处理长时间命令，稍后重新传输
08	存储奇偶性查错	不能通过一致性校验，读取文件发现奇偶性校验错误
0A	不可用网关	不能为处理请求分配内部通信路径，网关错误配置或过载
0B	网关目标设备响应失败	设备未在网络中