modbus通讯协议合约.doc
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1、/Modbus通讯协议图片: 图片: 图片: Modbus协议最初由Modicon公司开发出来,在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分,现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备,包括PLC,DCS,智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。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。 当在网络上通信时,Modbus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
2、将生成应答并使用Modbus协议发送给询问方。 Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等,并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式,数据通讯采用Maser/Slave方式,Master端发出数据请求消息,Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求;Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据,实现双向读写。 Modbus协议需要对数据进行校验,串行协议中除
3、有奇偶校验外,ASCII模式采用LRC校验,RTU模式采用16位CRC校验,但TCP模式没有额外规定校验,因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外,Modbus采用主从方式定时收发数据,在实际使用中如果某Slave站点断开后(如故障或关机),Master端可以诊断出来,而当故障修复后,网络又可自动接通。因此,Modbus协议的可靠性较好。 下面我来简单的给大家介绍一下,对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说,其中TCP和RTU协议非常类似,我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉,然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。所以在这里我仅
4、介绍一下Modbus的ASCII和RTU协议。 下表是ASCII协议和RTU协议进行的比较: 通过比较可以看到,ASCII协议和RTU协议相比拥有开始和结束标记,因此在进行程序处理时能更加方便,而且由于传输的都是可见的ASCII字符,所以进行调试时就更加的直观,另外它的LRC校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的ASCII字符,RTU传输的数据每一个字节ASCII都要用两个字节来传输,比如RTU传输一个十六进制数0xF9,ASCII就需要传输F9的ASCII码0x39和0x46两个字节,这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说,如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII协议,如果所需
5、传输的数据量比较大,最好能使用RTU协议。下面对两种协议的校验进行一下介绍。1、 LRC校验LRC域是一个包含一个8位二进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中,接收设备在接收消息的过程中计算LRC,并将它和接收到消息中LRC域中的值比较,如果两值不等,说明有错误。LRC校验比较简单,它在ASCII协议中使用,检测了消息域中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。它仅仅是把每一个需要传输的数据按字节叠加后取反加1即可。下面是它的VC代码: BYTE GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)/获得校验码 BYTE byLrc = 0;
6、 char pBuf4; int nData = 0; for(i=1; iend; i+=2) /i初始为1,避开“开始标记”冒号 /每两个需要发送的ASCII码转化为一个十六进制数 pBuf 0 = pSendBuf ; pBuf 1 = pSendBuf i+1; pBuf 2 = 0; sscanf(pBuf,%x,& nData); byLrc += nData; byLrc = byLrc; byLrc +; return byLrc; 2、CRC校验 CRC域是两个字节,包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC,并与接收到的CRC域
7、中的值比较,如果两值不同,则有误。CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器,然后调用一过程将消息中连续的8位字节各当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效,起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。CRC产生过程中,每个8位字符都单独和寄存器内容相或(OR),结果向最低有效位方向移动,最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测,如果LSB为1,寄存器单独和预置的值或一下,如果LSB为0,则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位(第8位)完成后,下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。最终寄存器中的值,是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。CRC添加到消息中时,低字节先加入
8、,然后高字节。下面是它的VC代码: WORD GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)/获得校验码 WORD wCrc = WORD(0xFFFF);for(int i=0; inEnd; i+)wCrc = WORD(BYTE(pSendBuf);for(int j=0; j= 1; wCrc = 0xA001; elsewCrc = 1; return wCrc;对于一条RTU协议的命令可以简单的通过以下的步骤转化为ASCII协议的命令:1、 把命令的CRC校验去掉,并且计算出LRC校验取代。2、 把生成的命令串的每一个字节转化成对应的两个
9、字节的ASCII码,比如0x03转化成0x30,0x33(0的ASCII码和3的ASCII码)。3、 在命令的开头加上起始标记“:”,它的ASCII码为0x3A。4、 在命令的尾部加上结束标记CR,LF(0xD,0xA),此处的CR,LF表示回车和换行的ASCII码。所以以下我们仅介绍RTU协议即可,对应的ASCII协议可以使用以上的步骤来生成。下表是Modbus支持的功能码:在这些功能码中较长使用的是1、2、3、4、5、6号功能码,使用它们即可实现对下位机的数字量和模拟量的读写操作。 1、读可读写数字量寄存器(线圈状态):计算机发送命令:设备地址 命令号01 起始寄存器地址高8位 低8位 读
10、取的寄存器数高8位 低8位 CRC校验的低8位 CRC校验的高8位 例:110100130025CRC低CRC高 意义如下:设备地址:在一个485总线上可以挂接多个设备,此处的设备地址表示想和哪一个设备通讯。例子中为想和17号(十进制的17是十六进制的11)通讯。 命令号01:读取数字量的命令号固定为01。起始地址高8位、低8位:表示想读取的开关量的起始地址(起始地址为0)。比如例子中的起始地址为19。寄存器数高8位、低8位:表示从起始地址开始读多少个开关量。例子中为37个开关量。CRC校验:是从开头一直校验到此之前。在此协议的最后再作介绍。此处需要注意,CRC校验在命令中的高低字节的顺序和其
11、他的相反。 设备响应:设备地址 命令号01 返回的字节个数数据1数据2.数据nCRC校验的低8位 CRC校验的高8位 例:110105CD6BB20E1BCRC低CRC高 意义如下:设备地址和命令号和上面的相同。返回的字节个数:表示数据的字节个数,也就是数据1,2.n中的n的值。数据1.n:由于每一个数据是一个8位的数,所以每一个数据表示8个开关量的值,每一位为0表示对应的开关断开,为1表示闭合。比如例子中,表示20号(索引号为19)开关闭合,21号断开,22闭合,23闭合,24断开,25断开,26闭合,27闭合.如果询问的开关量不是8的整倍数,那么最后一个字节的高位部分无意义,置为0。CRC
12、校验同上。 2、读只可读数字量寄存器(输入状态): 和读取线圈状态类似,只是第二个字节的命令号不再是1而是2。 3、写数字量(线圈状态): 计算机发送命令:设备地址 命令号05 需下置的寄存器地址高8位 低8位 下置的数据高8位 低8位 CRC校验的低8位 CRC校验的高8位 例:110500ACFF00CRC低CRC高 意义如下:设备地址和上面的相同。命令号:写数字量的命令号固定为05。需下置的寄存器地址高8位,低8位:表明了需要下置的开关的地址。下置的数据高8位,低8位:表明需要下置的开关量的状态。例子中为把该开关闭合。注意,此处只可以是FF00表示闭合0000表示断开,其他数值非法。注意
13、此命令一条只能下置一个开关量的状态。 设备响应:如果成功把计算机发送的命令原样返回,否则不响应。 4、读可读写模拟量寄存器(保持寄存器):计算机发送命令:设备地址 命令号03 起始寄存器地址高8位 低8位 读取的寄存器数高8位 低8位 CRC校验的低8位 CRC校验的高8位 例:1103006B0003CRC低CRC高 意义如下:设备地址和上面的相同。命令号:读模拟量的命令号固定为03。起始地址高8位、低8位:表示想读取的模拟量的起始地址(起始地址为0)。比如例子中的起始地址为107。寄存器数高8位、低8位:表示从起始地址开始读多少个模拟量。例子中为3个模拟量。注意,在返回的信息中一个模拟量需
14、要返回两个字节。 设备响应:设备地址 命令号03 返回的字节个数数据1数据2.数据nCRC校验的低8位 CRC校验的高8位 例:110306022B00000064CRC低CRC高 意义如下:设备地址和命令号和上面的相同。返回的字节个数:表示数据的字节个数,也就是数据1,2.n中的n的值。例子中返回了3个模拟量的数据,因为一个模拟量需要2个字节所以共6个字节。数据1.n:其中数据1数据2分别是第1个模拟量的高8位和低8位,数据3数据4是第2个模拟量的高8位和低8位,以此类推。例子中返回的值分别是555,0,100。CRC校验同上。 5、读只可读模拟量寄存器(输入寄存器): 和读取保存寄存器类似
15、,只是第二个字节的命令号不再是2而是4。 6、写单个模拟量寄存器(保持寄存器): 计算机发送命令:设备地址 命令号06 需下置的寄存器地址高8位 低8位 下置的数据高8位 低8位 CRC校验的低8位 CRC校验的高8位 例:110600010003CRC低CRC高 意义如下:设备地址和上面的相同。命令号:写模拟量的命令号固定为06。需下置的寄存器地址高8位,低8位:表明了需要下置的模拟量寄存器的地址。下置的数据高8位,低8位:表明需要下置的模拟量数据。比如例子中就把1号寄存器的值设为3。注意此命令一条只能下置一个模拟量的状态。 设备响应:如果成功把计算机发送的命令原样返回,否则不响应。mym
16、级别: 总版主精华: 41 发帖: 3956威望: 9957 点金钱: 9431 Gold贡献值: 601 点朋友圈: ifix技术群在线时间:539(小时)注册时间:2005-02-02最后登录:2008-01-25 Modbus通讯协议MODBUS通讯协议简介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、概述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
17、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构,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构。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
18、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作出相应反应。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Modbu
19、s协议构成,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。Modbus是M
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