Modbus協(xié)議規(guī)范(中文詳細)-串行鏈路和TCP/IP上的MODBUS標(biāo)準(zhǔn)介紹

ID:421196 · 發(fā)表于 2018-11-5 17:26

--串行鏈路和TCP/IP上的MODBUS標(biāo)準(zhǔn)介紹
該標(biāo)準(zhǔn)包括兩個通信規(guī)程中使用的 MODBUS應(yīng)用層協(xié)議和服務(wù)規(guī)范：
·串行鏈路上的MODBUS
MODBUS串行鏈路取決于 TIA/EIA 標(biāo)準(zhǔn)：232-F和 485-A。
·TCP/IP 上的 MODBUS
MODBUS TCP/IP 取決于 IETF 標(biāo)準(zhǔn)：RFC793 和 RFC791有關(guān)。
串行鏈路和 TCP/IP 上的 MODBUS 是根據(jù)相應(yīng) ISO 層模型說明的兩個通信規(guī)程。
下圖強調(diào)指出了該標(biāo)準(zhǔn)的主要部分。綠色方框表示規(guī)范�；疑娇虮硎疽延械膰H標(biāo)準(zhǔn)（TIA/EIA 和 IETF標(biāo)準(zhǔn)）。

MODBUS 標(biāo)準(zhǔn)分為三部分。第一部分（ “Modbus 協(xié)議規(guī)范” ）描述了 MODBUS 事物處理。第二部分（ “MODBUS 報文傳輸在TCP/IP 上的實現(xiàn)指南” ）提供了一個有助于開發(fā)者實現(xiàn) TCP/IP 上的 MODBUS 應(yīng)用層的參考信息。第三部分（ “MODBUS 報文傳輸在串行鏈路上的實現(xiàn)指南” ）提供了一個有助于開發(fā)者實現(xiàn)串行鏈路上的 MODBUS應(yīng)用層的參考信息。

1.1 范圍
MODBUS 是 OSI 模型第 7 層上的應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機/服務(wù)器通信。
自從1979 年出現(xiàn)工業(yè)串行鏈路的事實標(biāo)準(zhǔn)以來， MODBUS 使成千上萬的自動化設(shè)備能夠通信。
目前，繼續(xù)增加對簡單而雅觀的 MODBUS 結(jié)構(gòu)支持。互聯(lián)網(wǎng)組織能夠使 TCP/IP 棧上的保留系統(tǒng)端口 502訪問 MODBUS。
MODBUS 是一個請求/應(yīng)答協(xié)議，并且提供功能碼規(guī)定的服務(wù)。MODBUS 功能碼是 MODBUS請求/應(yīng)答 PDU 的元素。本文件的作用是描述 MODBUS 事務(wù)處理框架內(nèi)使用的功能碼。
1.2 規(guī)范性引用文件
1．RFC791，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，Sep81 DARPA
2．MODBUS 協(xié)議參考指南 Rev J,MODICON，1996年 6 月，doc#PI_MBUS_300
MODBUS 是一項應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，用于在通過不同類型的總線或網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備之間的客戶機/服務(wù)器通信。
目前，使用下列情況實現(xiàn) MODBUS：
以太網(wǎng)上的 TCP/IP。
各種媒體（有線：EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A；光纖、無線等等）上的異步串行傳輸。
MODBUS PLUS，一種高速令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)。

2 縮略語
ADU 應(yīng)用數(shù)據(jù)單元
HDLC 高級數(shù)據(jù)鏈路控制
HMI 人機界面
IETF 因特網(wǎng)工程工作組
I/O 輸入/輸出設(shè)備
IP 互連網(wǎng)協(xié)議
MAC 介質(zhì)訪問控制
MB MODBUS 協(xié)議
MBAP MODBUS 協(xié)議
PDU 協(xié)議數(shù)據(jù)單元
PLC 可編程邏輯控制器
TCP 傳輸控制協(xié)議
3 背景概要
MODBUS 協(xié)議允許在各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)進行簡單通信。

每種設(shè)備（PLC、HMI、控制面板、驅(qū)動程序、動作控制、輸入/輸出設(shè)備）都能使用 MODBUS協(xié)議來啟動遠程操作。
在基于串行鏈路和以太 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)的 MODBUS 上可以進行相同通信。
一些網(wǎng)關(guān)允許在幾種使用 MODBUS 協(xié)議的總線或網(wǎng)絡(luò)之間進行通信。

4 總體描述
4.1 協(xié)議描述
MODBUS 協(xié)議定義了一個與基礎(chǔ)通信層無關(guān)的簡單協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的 MODBUS 協(xié)議映射能夠在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU）上引入一些附加域。

啟動MODBUS 事務(wù)處理的客戶機創(chuàng)建 MODBUS 應(yīng)用數(shù)據(jù)單元。功能碼向服務(wù)器指示將執(zhí)行哪種操作。
MODBUS 協(xié)議建立了客戶機啟動的請求格式。
用一個字節(jié)編碼 MODBUS 數(shù)據(jù)單元的功能碼域。有效的碼字范圍是十進制 1-255（128-255 為異常響應(yīng)保留）。當(dāng)從客戶機向服務(wù)器設(shè)備發(fā)送報文時，功能碼域通知服務(wù)器執(zhí)行哪種操作。向一些功能碼加入子功能碼來定義多項操作。
從客戶機向服務(wù)器設(shè)備發(fā)送的報文數(shù)據(jù)域包括附加信息，服務(wù)器使用這個信息執(zhí)行功能碼定義的操作。這個域還包括離散項目和寄存器地址、處理的項目數(shù)量以及域中的實際數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。
在某種請求中，數(shù)據(jù)域可以是不存在的（0長度），在此情況下服務(wù)器不需要任何附加信息。功能碼僅說明操作。
如果在一個正確接收的 MODBUS ADU 中，不出現(xiàn)與請求 MODBUS 功能有關(guān)的差錯，那么服務(wù)器至客戶機的響應(yīng)數(shù)據(jù)域包括請求數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)與請求 MODBUS 功能有關(guān)的差錯，那么域包括一個異常碼，服務(wù)器應(yīng)用能夠使用這個域確定下一個執(zhí)行的操作。
例如，客戶機能夠讀一組離散量輸出或輸入的開/關(guān)狀態(tài)，或者客戶機能夠讀/寫一組寄存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
當(dāng)服務(wù)器對客戶機響應(yīng)時，它使用功能碼域來指示正常（無差錯）響應(yīng)或者出現(xiàn)某種差錯（稱為異常響應(yīng)）。對于一個正常響應(yīng)來說，服務(wù)器僅對原始功能碼響應(yīng)。

對于異常響應(yīng)，服務(wù)器返回一個與原始功能碼等同的碼，設(shè)置該原始功能碼的最高有效位為邏輯 1。

注釋：需要管理超時，以便明確地等待可能不會出現(xiàn)的應(yīng)答。
串行鏈路上第一個MODBUS執(zhí)行的長度約束限制了MODBUS PDU大小（最大RS485ADU=256字節(jié)）。
因此，對串行鏈路通信來說，MODBUS PDU=256-服務(wù)器地址（1 字節(jié)）-CRC（2 字節(jié)）＝253字節(jié)。

從而：
RS232 / RS485 ADU = 253字節(jié)+服務(wù)器地址(1 byte) + CRC (2 字節(jié)) = 256字節(jié)。
TCP MODBUS ADU = 249字節(jié)+ MBAP (7 字節(jié)) = 256字節(jié)。
MODBUS 協(xié)議定義了三種 PDU。它們是：
MODBUS 請求 PDU，mb_req_pdu
MODBUS 響應(yīng) PDU，mb_rsp_pdu
MODBUS 異常響應(yīng) PDU，mb_excep_rsp_pdu

定義 mb_req_pdu 為：
mb_req_pdu = { function_code, request_data}，其中
function_code - [1 個字節(jié)] MODBUS 功能碼
request_data - [n 個字節(jié)]，這個域與功能碼有關(guān)，并且通常包括諸如可變參考、變量、數(shù)據(jù)偏移量、子功能碼等信息。
定義 mb_rsp_pdu 為：
mb_rsp_pdu = { function_code, response_ data}，其中
function_code - [1 個字節(jié)] MODBUS 功能碼
response_data - [n 個字節(jié)]，這個域與功能碼有關(guān)，并且通常包括諸如可變參考、變量、數(shù)據(jù)偏移量、子功能碼等信息。
定義 mb_excep_rsp_pdu 為：
mb_excep_rsp_pdu = { function_code, request_data}，其中
function_code - [1 個字節(jié)] MODBUS 功能碼 + 0x80
exception_code - [1 個字節(jié)]，在下表中定義了 MODBUS 異常碼。
4.2 數(shù)據(jù)編碼
MODBUS 使用一個‘big-Endian’ 表示地址和數(shù)據(jù)項。這意味著當(dāng)發(fā)射多個字節(jié)時，首先發(fā)送最高有效位。

完整的pdf格式文檔51黑下載地址（共131頁）：

Modbus協(xié)議規(guī)范(中文詳細).pdf (4.51 MB, 下載次數(shù): 61)

ID:1 · 發(fā)表于 2018-11-9 00:38

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