<>ModBusTcp协议

<>简介

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Modbus由MODICON公司于1979年开发,是一种工业现场总线协议标准。1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议:
ModbusTCP。

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Modbus协议是一项应用层报文传输协议,包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。

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标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口,采用master/slave方式通信。

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Modbus的工作方式是请求/应答,每次通讯都是主站先发送指令,可以是广播,或是向特定从站的单播;从站响应指令,并按要求应答,或者报告异常。当主站不发送请求时,从站不会自己发出数据,从站和从站之间不能直接通讯。

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Modbus协议是应用层(协议层)报文传输协议,它定义了一个与物理层无关的协议数据单元(PDU),即PDU=功能码+数据域,功能码1byte,数据域不确定。

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Modbus协议能够应用在不同类型的总线或网络。对应不同的总线或网络,Modbus协议引入一些附加域映射成应用数据单元(ADU),即ADU=附加域+PDU,例如modbus
tcp/ip------ ADU=MBAP+ADU。

<>通讯方式

* 以太网:对应的通信模式是Modbus TCP/IP
* 异步串行传输(各种介质如有线RS-232-/422/485/;光纤、无线等):对应的通信模式是Modbus RTU或Modbus ASCII
* 高速令牌传递网络:对应的通信模式是Modbus PLUS
<>modbus tcp/ip通信方式

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Modbus设备可分为主站(poll)和从站(slave)。主站只有一个,从站有多个,主站向各从站发送请求帧,从站给予响应。在使用TCP通信时,主站为client端,主动建立连接;从站为server端,等待连接。
* 主站请求:功能码+数据
* 从站正常响应:请求功能码+响应数据
* 从站异常响应:异常功能码+异常码,其中异常功能码即将请求功能码的最高有效位置1,异常码指示差错类型
* 注意:需要超时管理机制,避免无期限的等待可能不出现的应答
* IANA(Internet Assigned Numbers Authority,互联网编号分配管理机构)给Modbus协议赋予TCP端口号为502
,这是目前在仪表与自动化行业中唯一分配到的端口号。
<>通信过程

* connect 建立TCP连接
* 准备Modbus报文
* 使用send命令发送报文
* 在同一连接下等待应答
* 使用recv命令读取报文,完成一次数据交换
* 通信任务结束时,关闭TCP连接
<>报文格式

* Modbus协议的报文(或帧)的基本格式是:表头 + 功能码 + 数据区 + 校验码
* 对于Modbus TCP而言,主站通常称为Client,从站称为Server;而对于Modbus RTU和Modbus
ASCII来说,主站是Master,从站是Slave。
* ModbusTCP的数据帧可分为两部分:ADU=MBAP+PDU = MBAP + 功能码 + 数据域,MBAP
7byte,功能码1byte,数据域不确定,由具体功能决定。
<>报文头MBAP

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MBAP为报文头,长度为7字节,组成如下:

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事务处理标识协议标识长度单元标识符
2字节2字节2字节1字节
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内容解释
事务处理标识报文的序列号,每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文
协议标识符00 00表示ModbusTCP协议
长度数据长度,单位为字节
单元标识符可以理解为设备地址
<>帧结构PDU

* PDU由功能码+数据组成。功能码为1字节,数据长度不定,由具体功能决定。 <>功能码
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Modbus的操作对象有四种:线圈、离散输入、保持寄存器、输入寄存器。

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对象含义
线圈PLC的输出位,开关量,在Modbus中可读可写
离散量PLC的输入位,开关量,在Modbus中只读
输入寄存器PLC中只能从模拟量输入端改变的寄存器,在Modbus中只读
保持寄存器PLC中用于输出模拟量信号的寄存器,在Modbus中可读可写
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代码中文名称英文名位操作/字操作操作数量
01读线圈状态READ COIL STATUS位操作单个或多个
02读离散输入状态READ INPUT STATUS位操作单个或多个
03读保持寄存器READ HOLDING REGISTER字操作单个或多个
04读输入寄存器READ INPUT REGISTER字操作单个或多个
05写线圈状态WRITE SINGLE COIL位操作单个
06写单个保持寄存器WRITE SINGLE REGISTER字操作单个
15写多个线圈WRITE MULTIPLE COIL位操作多个
16写多个保持寄存器WRITE MULTIPLE REGISTER字操作多个

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