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Modbus功能码一览


Modbus 功能码一览

Modbus 网络是一个工业通信系统, 由带智能终端的可编程序控制 器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦 包 括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。下表 1 是 ModBus 的功能码定 义。 表 1 ModBus 功能码 功能码 名称 作用 01 读取线圈状态 取得一组逻辑线圈的当前状态(ON

/OFF) 02 读取输入状态 取得一组开关输入的当前状态(ON/OFF) 03 读取保持寄存器 在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值 04 读取输入寄存器 在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值 05 强置单线圈 强置一个逻辑线圈的通断状态 06 预置单寄存器 把具体二进值装入一个保持寄存器 取得 8 个内部线圈的通断状态, 8 个线圈的地址 这 07 读取异常状态 由控制器决定,用户逻辑可以将这些线圈定义,以 说明从机状态,短 报文适宜于迅速读取状态 08 回送诊断校验 把诊断校验报文送从机,以对通信处理进行评鉴 09 编程(只用于 484) 使主机模拟编程器作用,修改 PC 从机逻辑 可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信, 探 10 控询(只用于 484) 询该从机是否已完成其操作任务, 仅在含有功能码 9 的报文发送后,本功能码才发送 可使主机发出单询问,并随即判定操作是否成功, 11 读取事件计数 尤其是该命令或其他应答产生通信错误时 可是主机检索每台从机的 ModBus 事务处理通信事 12 读取通信事件记录 件记录。如果某项事务处理完成,记录会给出有关 错误 编程(184/384 484 可使主机模拟编程器功能修改 PC 从机逻辑 13 584) 可使主机与正在执行任务的从机通信, 定期控询该 探询(184/384 484 14 从机是否已完成其程序操作,仅在含有功能 13 的 584) 报文发送后,本功能码才得发送 15 强置多线圈 强置一串连续逻辑线圈的通断 16 预置多寄存器 把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器 可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示 17 报告从机标识 灯的状态 18 (884 和 MICRO 84)可使主机模拟编程功能,修改 PC 状态逻辑 19 重置通信链路 发生非可修改错误后,是从机复位于已知状态,可

重置顺序字节 20 21 22~64 65~72 73~119 120~127 128~255 读取通用参数 (584L) 写入通用参数 (584L) 保留作扩展功能备 用 保留以备用户功能 所用 非法功能 保留 保留 显示扩展存储器文件中的数据信息 把通用参数写入扩展存储文件,或修改之

留作用户功能的扩展编码

留作内部作用 用于异常应答

Modbus 网络只是一个主机,所有通信都由他发出。网络可支持 247 个之 多的远程从属控制器,但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。采用这个 系 统,各 PC 可以和中心主机交换信息而不影响各 PC 执行本身的控制任务。表 2 是 ModBus 各功能码对应的数据类型。 表 2 ModBus 功能码与数据类型对应表 功能 数据类型 代码 01 读 位 02 读 位 03 读 整型、字符型、状态字、浮点型 04 读 整型、状态字、浮点型 05 写 位 06 写 整型、字符型、状态字、浮点型 08 N/A 重复“回路反馈”信息 15 写 位 16 写 整型、字符型、状态字、浮点型 17 读 字符型 (1)ModBus 的传输方式 在 ModBus 系统中有 2 种传输模式可选择。这 2 种传输模式与从机 PC 通信的能 力是同等的。选择时应视所用 ModBus 主机而定, 每个 ModBus 系统只能使用一 种模式,不允许 2 种模式混用。一种模式是 ASCII(美国信息交换码),另一种 模式是 RTU(远程终端设备)这两种模式的 定义见表 3 表 3 ASCII 和 RTU 传输模式的特性 ASCII(7 位) 十六进制(使用 ASCII 可打印字符: 0~9, A~ F) 开始位 1位

特性 编码系统 每一个字

RTU(8 位) 二进制 1位

符的位数 数据位 (最低有效位第 一位) 奇偶校验(任选)

7位

8位

1 位(此位用于奇偶校 1 位(此位用于奇偶校 验,无校应则无该位)验,无校应则无该位) 停止位 1或2位 1或2位 错误校验 LRC (即纵向冗余校验) CRC(即循环冗余校验) ASCII 可打印字符便于故障检测,而且对于用高级语言(如 Fortan)编程 的主计算机及主 PC 很适宜。RTU 则适用于机器语言编程的计算机和 PC 主 机。 用 RTU 模式传输的数据是 8 位二进制字符。如欲转换为 ASCII 模式,则每 个 RTU 字符首先应分为高位和低位两部分,这两部分各含 4 位,然后转换成十六 进 制等量值。用以构成报文的 ASCII 字符都是十六进制字符。ASCII 模式使用 的字符虽是 RTU 模式的两倍,但 ASCII 数据的译玛和处理更为容易一些, 此外, 用 RTU 模式时报文字符必须以连续数据流的形式传送,用 ASCII 模式,字符之间 可产生长达 1s 的间隔,以适应速度较快的机器。表 4 给出了以 RTU 方式读取整 数据的例子 以 RTU 方式读取整数据的例子 主机请求 第一个寄 第一个寄 寄存器的 寄存器的 地址 功能码 存器的高 存器的低 数量的高 数量的底 错误校验 位地址 位地址 位 位 01 03 00 38 00 01 XX 从机应答 数据低字 错误校验 节 01 03 2 41 24 XX 十六进制数 4124 表示的十进制整数为 16676, 错误校验值要根据传输方式 而定。 (2)Modbus 的数据校验方式 CRC-16(循环冗余错误校验) CRC-16 错误校验程序如下:报文(此处只涉及数据位,不指起始位、停 止位和任选的奇偶校验位)被看作是一个连续的二进制,其最高有效位(MSB) 首选 发送。报文先与 X↑16 相乘(左移 16 位),然后看 X↑16+X↑15+X↑2+1 除,X↑16+X↑15+X↑2+1 可以表示为二进制数 11000000000000101。整数商位 忽略不记,16 位余数加入该报文(MSB 先发送),成为 2 个 CRC 校验字节。余数 中的 1 全部初始化, 以免所 有的零成为一条报文被接收。 经上述处理而含有 CRC 字节的报文,若无错误,到接收设备后再被同一多项式(X↑16+X↑15+X↑2+1) 除,会得到一个 零余数(接收设备核验这个 CRC 字节,并将其与被传送的 CRC 比较)。全部运算以 2 为模(无进位)。 习惯于成串发送数据的设备会首选送出字符的最右位 (LSB-最低有效位) 。 而在生成 CRC 情况下,发送首位应是被除数的最高有效位 MSB。由于在运算中不 用进位,为便于操作起见,计算 CRC 时设 MSB 在最右位。生成多项式的位序也必 须反过来, 以保持一致。 多项式的 MSB 略去不记, 因其只对商有影响而不影响 余 数。 地址 功能码 字节数 数据高字节

生成 CRC-16 校验字节的步骤如下: ①装如一个 16 位寄存器,所有数位均为 1。 ②该 16 位寄存器的高位字节与开始 8 位字节进行“异或”运算。运算结果放入 这个 16 位寄存器。 ③把这个 16 寄存器向右移一位。 ④若向右(标记位)移出的数位是 1,则生成多项式 1010000000000001 和这个 寄存器进行“异或”运算;若向右移出的数位是 0,则返 回③。 ⑤重复③和④,直至移出 8 位。 ⑥另外 8 位与该十六位寄存器进行“异或”运算。 ⑦重复③~⑥,直至该报文所有字节均与 16 位寄存器进行“异或”运算,并移位 8 次。 ⑧这个 16 位寄存器的内容即 2 字节 CRC 错误校验,被加到报文的最高有效位。 另外,在某些非 ModBus 通信协议中也经常使用 CRC16 作为校验手段,而 且产生了一些 CRC16 的变种,他们是使用 CRC16 多项式 X↑16+ X↑15+X↑2+1, 单首次装入的 16 位寄存器为 0000;使用 CRC16 的反序 X↑16+X↑14+X↑1+1,首 次装入寄存器值为 0000 或 FFFFH。 LRC(纵向冗余错误校验) LRC 错误校验用于 ASCII 模式。这个错误校验是一个 8 位二进制数,可作 为 2 个 ASCII 十六进制字节传送。把十六进制字符转换成二进制,加上无循环进 位的二进制字符和二进制补码结果生成 LRC 错误校验(参见图)。这个 LRC 在接 收设备进行核验,并与被传送的 LRC 进行比较,冒号(:)、回车符号 (CR)、 换行字符(LF)和置入的其他任何非 ASCII 十六进制字符在运算时忽略不计。 表 5 LRC 生成范例--读取 02 号从机的前 8 个线圈 十六进制 二进制 地址 功能码 起始地址高位 起始地址低位 单元数量 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 0 8 + 变成补码 5 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 F 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 0000 0010 0001 0000 0000 0000 1000 1011 0101 5 0010 0001 0000 0000 0000 1000 0101 0000

错误校验 接受 PC 把所有收 到的数据字节(包 括最后的 LRC)加 在一起,8 位应全 部为 0(注意:和 可能超过 8 位,应 略去最低位)

F

错误校验 和


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