Modbus通讯协议的原理和标准.pdfVIP

上海景利数码科技有限公司 Modbus 通讯协议的原理和标准 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。 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 ,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，控制器将生成反馈信息并用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 。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 网络上转输 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做出相应反应。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，也能以广播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，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。Modbus 协议建立了主设备查询的格式： 设备（或广播）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 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、在其它类型网络上转输 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—从原则，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寄存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：从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。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 1 页 共 7 页 上海景利数码科技有限公司 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：象寄存器值或状态。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。 图1 主-从 查询-回应周期表 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 RTU 模式 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。