标准Modbus通信协议-(2).doc

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，控制器将生成反响信息并用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网络上传输

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响。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，也能以播送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，如果是以播送方式查询的，那么不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询的格式：设备〔或播送〕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。如果在消息接收过程中发生一错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。

2、在其它类型网络上传输

在其它网络上，控制器使用对等技术通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。这样在单独的通信过程中，控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部通道可允许同时发生的传输进程。

在消息位，Modbus协议仍提供了主—从原那么，尽管网络通信方法是“对等”。如果一控制器发送一消息，它只是作为主设备，并期望从从设备得到回应。同样，当控制器接收到一消息，它将建立一从设备回应格式并返回给发送的控制器。

3、查询—回应周期

〔1〕查询

查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功能的任何附加信息。例如功能代码03是要求从设备读保持存放器并返回它们的内容。数据段必须包含要告之从设备的信息：从何存放器开始读及要读的存放器数量。错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。

〔2〕回应

如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据：象存放器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。

二、两种传输方式

控制器能设置为两种传输模式〔ASCII或RTU〕中的任何一种在标准的Modbus网络通信。用户选择想要的模式，包括串口通信参数〔波特率、校验方式等〕，在配置每个控制器的时候，在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。

ASCII模式

:

地址

功能代码

数据数量

数据1

...

数据n

LRC高字节

LRC低字节

回车

换行

RTU模式

地址

功能代码

数据数量

数据1

...

数据n

CRC高字节

CRC低字节

所选的ASCII或RTU方式仅适用于标准的Modbus网络，它定义了在这些网络上连续传输的消息段的每一位，以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。

在其它网络上〔象MAP和ModbusPlus〕Modbus消息被转成与串行传输无关的帧。

1、ASCII模式

当控制器设为在Modbus网络上以ASCII〔美国标准信息交换代码〕模式通信，在消息中的每个8Bit字节都作为两个ASCII字符发送。这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可到达1秒而不产生错误。

代码系统

十六进制，ASCII字符0...9，A...F

消息中的每个ASCII字符都是一个十六进制字符组成

每个字节的位

1个起始位

7个数据位，最小的有效位先发送

1个奇偶校验位，无校验那