PLC-Modbus协议

PLC通讯Modbus协议总结，Modbus 是一种串行通信协议，最初由Modicon（现为施耐德电气）于 1979 年出版，用于其可编程逻辑控制器（ PLC ）。

Modbus协议

• 了解Modbus
  • Modbus发展
    • MODICON（莫迪康）（现施耐德品牌）在1979年开发
    • 全球第一个真正用于现场的总线协议
    • 现所有权移交给Modbus-IDA组织
    • 应用于电子控制器上的一种通用语言
  • Modbus特点
    • 标准开放、公开发表、无版税要求、无许可证费
    • 支持多种电气接口
      • RS232
      • RS422
      • RS485
      • RJ45
    • 各种介质传输
      • 双绞线
      • 网线
    • 格式简单、紧凑、通俗易懂，容易上手
  • Modbus主从网络结构
    • 同一通信链路下，只允许一个主站，可以多个从站
    • 一主多从
• 配套模拟工具
  • Modbus Slave
    • 从站模拟器
  • Modbus Poll
    • 主站模拟器
  • Configure Virtual Serial Port Driver
    • 虚拟串口模拟
• 通信中的数据类型
  • 1位
    • bool
  • 1byte
    • 8个位
  • 2byte
    • 16位
    • short
    • ushort
    • Int16
  • 4byte
    • 32位
    • int
    • uint
    • Int32
    • float
  • 8byte
    • 64位
    • Int64
    • long
    • ulong
    • double
• 存储区
  • 0区
    • 离散量输入线圈
    • 1bit
    • 只读
    • 可操作功能码：02
  • 1区
    • 线圈状态
    • 1bit
    • 可读可写
    • 可操作功能码：01、05、15
  • 3区
    • 输入寄存器
    • 16位
    • 只读
    • 可操作功能码：04
  • 4区
    • 保持型寄存器
    • 16位
    • 可读可写
    • 可操作功能码：03、06、16
• 常用功能码
  • 10#01
    • 读线圈状态
  • 10#02
    • 读输入线圈状态
  • 10#03
    • 读保持型寄存器
  • 10#04
    • 读输入寄存器
  • 10#05
    • 写单个线圈
  • 10#06
    • 写单个保持型寄存器
  • 10#15
    • 写多个线圈
  • 10#16
    • 写多个保持型寄存器
  • 10#17
    • 查询从站状态
      • 仅限串口通信
• 协议分类
  • 支持串口
    • ModbusRTU
      • 报文结构
        • 读
          • 请求
            • 从站地址（1byte）
            • 功能码（1byte）
            • 起始地址（2byte）
              • 高字节在前
            • 读取寄存器数（2byte）
              • 高字节在前
            • CRC（2byte）
              • 高字节在前
          • 响应
            • 从站地址（1byte）
            • 功能码（1byte）
            • 字节数（1byte)
            • 数据
              • 线圈状态
                • 每8个寄存器用一个字节返回
                • 不足8位时，用0补足
              • 寄存器
                • 每个寄存器用两个字节返回
            • CRC（2byte）
        • 单写
          • 请求
            • 功能码（1byte）
            • 从站地址（1byte）
            • 写入地址（2byte）
            • 写入值（2byte）
            • CRC
          • 响应
            • 同上
        • 多写
          • 请求
            • 从站地址（1byte）
            • 功能码（1byte）
            • 写入地址（2byte）
            • 写入数量（2byte）
            • 字节数（1byte）
            • 写入值（n byte）
            • CRC
          • 响应
            • 从站地址（1byte）
            • 功能码（1byte）
            • 写入地址（2byte）
            • 写入数量（2byte）
            • CRC
      • CRC校验
    • ModbusAscii
      • 报文结构
        • 读
          • 请求
            • 从站地址（1byte）
            • 功能码（1byte）
            • 起始地址（2byte）
              • 高字节在前
            • 读取寄存器数（2byte）
              • 高字节在前
            • LRC（1byte）
            • 转换成Ascii字符对应的16进制编码
              • 报文头部插入冒号字符
                • 3A
              • 报文尾部加入回车换行符
                • 0D
                • 0A
          • 响应
            • 从站地址（1byte）
            • 功能码（1byte）
            • 字节数（1byte)
            • 数据
              • 线圈状态
                • 每8个寄存器用一个字节返回
                • 不足8位时，用0补足
              • 寄存器
                • 每个寄存器用两个字节返回
            • LRC（1byte）
            • 同上
        • 写
          • 基础报文参照RTU
          • 轮换方式参照【读】部分
      • LRC校验
        • 将不包括起始符（冒号）和结束符（换行、回车）的报文中所有字节相加到一个8位域，有进位时丢弃最高位
        • 从16#FF中减去域的最终值，产生1的补码
        • 加1产生二进制补码
  • 支持网口
    • ModbusTCP/IP
      • 报文结构
        • 请求
          • 从站地址（1byte）
          • 功能码（1byte）
          • 起始地址（2byte）
            • 高字节在前
          • 读取寄存器数（2byte）
            • 高字节在前
          • 添加MBAP报文头
            • 0x0000（2byte）
              • 传输标识
            • 0x0000（2byte）
              • 协议标识
                • Modbus默认0
            • 0x0006（2byte）
              • PDU部分全部字节长度
        • 响应
          • 从站地址（1byte）
          • 功能码（1byte）
          • 字节数（1byte)
          • 数据
            • 线圈状态
              • 每8个寄存器用一个字节返回
              • 不足8位时，用0补足
            • 寄存器
              • 每个寄存器用两个字节返回
          • 同上
    • ModbusUDP/IP
    • ModbusRTU over TCP
    • ModbusRTU over UDP
  • 未开放
    • ModbusPlus
• 异常处理
  • 从站地址编号
  • 字节序
  • 3.5个字符时间
    • RTU请求频率
  • 最大报文长度
    • 255
  • 断线重连
  • 异常响应
    • 功能码最高位置1
    • 异常码
      • 0x01
        • 功能码不支持
      • 0x02
        • 数据地址不支持
      • 0x03
        • 数值不允许写入
      • 0x04
        • 从站设备故障
      • 0x05
        • 请求已被确认，但需要长时间来处理
      • 0x06
        • 从站忙
      • 0x08
        • 存储奇偶性差错
      • 0x0A
        • 不可用的网关
      • 0x0B
        • 网关目标设备响应失败
      • 自定义异常码