Modbus通讯

Modbusonserialline-January2006TOLEDModbus–串行通讯Modbus协议于1978年由Modicon开发1979年开始，Modbus作为一个标准的工业协议开始应用基于RS232/RS485物理结构是异步的，串行数据通信支持主/从结构Modbusonserialline-January2006TOLEDRS485两线制/四线制主-从未使用Modbus应用协议运行原理-Modbus串行以及OSI模型应用层表达层会话层传输层网络层链路层物理层传输模式:RTU/ASCIIRS2321234567Modbusonserialline-January2006TOLED运行原理-总线拓扑结构点-到-点模式总线主干－支干菊花链线性终端电阻Modbusonserialline-January2006TOLED运行原理-Modbus主从协议一个主站1～247个从站通讯仅能由主站来初始化Modbusonserialline-January2006TOLED运行原理-帧结构功能码数据地址CRC或LRC数据区，取决于功能代码=0～247识别从站的地址有效性检查=1to127执行的功能ModbusPDUPDU=协议数据单元两种编址模式:单发广播地址范围=1～247地址范围=0(仅用于写模式)Modbusonserialline-January2006TOLED运行原理-单发模式编址12345n地址=1~247请求功能码请求数据5CRC响应功能码响应数据5CRCModbusonserialline-January2006TOLED运行原理-广播模式编址12345n从站无需响应主站请求功能码请求数据0CRC仅用于写功能地址=0Modbusonserialline-January2006TOLED运行原理-单发编址时序图主站从站1从站n媒体介质等待超时处理响应分析响应.准备请求从站1请求从站1请求响应响应下一个请求下一个请求Modbusonserialline-January2006TOLED运行原理-广播编址时序图主站从站1从站n媒体介质广播请求广播请求下一次请求下一次请求等待超时处理响应处理响应Modbusonserialline-January2006TOLED运行原理-传输错误事件时序图主站从站1从站n媒体介质从站1请求从站1请求重发或下一次传输重发或下一次传输等待超时错误检测无响应Modbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-两种定义的串行传输模式RTU模式ASCII模式每个字符的内容和格式封装格式:帧的起始和结束定义:传输模式和串口参数对所有的产品而言必须是一致的必须的可选的Modbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-RTU模式:内容每个数据项在一个字节内被编码B0B1B2B3B4B5B6B7两个16进制数字编码实例:读设备身份=43=0x2B0x20xB11010100Modbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-RTU模式:字符格式=11位Nombrepairdebitsà1Oddnumberofbitsat1Bit0StartBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1ParityStop8bitsdedonnée偶校验方式1停止位100101011Parity10x2Bcomprises4bitsat1编码实例:读设备身份=43=0x2B0Paritépaire1奇/偶Bit0StartBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1StopStop8bitsdedonnée2停止位无校验方式100101011110x2Bcomprises4bitsat1编码实例:读设备身份=43=0x2BModbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-RTU模式:帧格式功能码数据地址CRC0～252字节1字节2字节1字节256字节（最大）=1.5字符.帧OK帧OK帧NOK=1.5字符.时间限制=3.5字符.=3.5字符.起始=3.5字符结束=3.5字符Modbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-ASCII模式:内容每个数据项以两个ASCII字符编码(7位)B0B1B2B3B4B5B6B0B1B2B3B4B5B6两个ASCII字符编码实例:读设备身份=43=0x2B01000010100110ASCIIcode2=0x32ASCIIcodeB=0x42Modbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-ASCII模式:字符格式=10位Nombrepairdebitsà1Oddnumberofbitsat1Bit0StartBit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1ParityStop7databits偶校验方式1停止位10110010Parity10x32comprises3bitsat1实例:用ASCII编码字符2=0x321Evenparity0奇/偶Bit0StartBit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1StopStop7bitsdedonnée2停止位无校验方式10110010110x32comprises3bitsat1实例:用ASCII编码字符2=0x32Modbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-ASCII模式:帧格式:1字符.CR+LF2字符.时间限制功能码数据地址LRC0～2x252字符2字符.2字符2字符513字符（最大）=1to5秒.帧OK帧OK帧NOK=1to5秒.无内部帧时间限制.Modbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-功能码01readcoilstatus-读线圈状态02readinputstatus-读输入寄存器状态03readholdingregisters-读保持型寄存器04readinputregisters-读输入寄存器05forcesinglecoil-强制单个线圈06presetsingleregister-预置单个寄存器15forcemultiplecoil-强制多路线圈16presetmultipleregisters-预置多寄存器23read/write4Xregisters-读/写4X寄存器Modbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-传输错误检测奇偶校验帧校验字符层主站和从站之间执行两种类型检测消息层奇或偶检验的选择如果是ASCII模式:计算LRCLRC=LongitudinalRedundancyChecking如果是RTU模式:计算CRCCRC=CyclicalRedundancyCheckingModbusonserialline-January2006TOLEDModbusRTU/ASCII-错误检测的反馈从站检测到一个传输错误主站请求等待超时不会提供响应不会处理请求主站检测到一个传输错误发送错误到应用程序重新发送或从站错误检测主站从站等待处理响应响应错误检测不会处理请求重新发送或发送错误到应用程序请求Modbusonserialline-January2006TOLED三种标准化物理层-三种标准化Modbus电气接口RS4852线制多点点到点RS4854线制RS232必需的可选的可选的无需改变集成进一个已存在的安装点到点模式15米(最大).传输速率:9600bps/19200bps(19.2Kbps缺省设置)其它速率:1200,2400,4800,38400,56Kbps,115Kbps可选Modbusonserialline-January2006TOLED三种标准化物理层-ModbusRS4852线制安装公共端差分双绞Slave1TRSlavenTR5V650ohms650ohmsMasterRT拓扑结构:总线类型最大长度:主段:1,000米/19,200bits/s支干:总共40米主电缆类型:屏蔽双绞最大设备数:不带中继，32个设备，包含主站120ohms1nF120ohms1nFPGD0D1Modbusonserialline-January2006TOLED三种标准化物理层-ModbusRS4854线制安装Slave1TRSlavenTR从双绞主双绞公共端MasterRT5V5V650ohms650ohms拓扑结构:总线类型120ohms1nF120ohms1nF120ohms1nF120ohms1nFPG最大长度:主段:1,000米/19,200bits/s支干:总共40米最大设备数:不带中继，32个设备，包含主站Modbusonserialline-January2006TOLED三种标准化物理层-Modbus2/4线制兼容性连接2线制设备到一个4线制安装可能的,通过调整安装接线连接4线制设备到一个2线制安装两种可能性:可能的,通过调整设备接线Modbusonserialline-January2006TOLED三种标准化物理层-连接2线制设备到一个4线制安装Slave1TRMasterRT公共端5V5V650ohms650ohmsSlavenTRLineterminatorLineterminator断开一端的线性电阻1调整安装删除一对极电阻2在一端闭合两对双绞3用两线制连接设备4120ohms1nF120ohms1nF新两线总线的总长度必须小于1,000米Modbusonserialline-January2006TOLED三种标准化物理层-连接4线制设备到一个2线制安装公共端差分双绞Slave1TR5V650ohms650ohmsMasterRT闭合传输到设备的接受1调整设备接线连接设备到两线制安装2SlavenTR120ohms1nF120ohms1nFModbusonserialline-January2006TOLED三种标准化物理层-Grounding120ohms1nF公共端差分双绞Slave1TRSlavenTR5V650ohms650ohmsMasterRT120ohms1nF120ohms1nFPGD0D1RS485通讯只允许在传输线通过－7V～+12V的电压范围。任何过高的电压会导致网络的崩溃，甚至设备的损坏。为了保证电压不被超过，恰当的接地是必须的Modbusonserialline-January2006TOLED三种标准化物理层-Polarization极化电阻120ohms1nF公共端差分双绞Slave1TRSlavenTR5V650ohms650ohmsMasterRT120ohms1nF120ohms1nFPGD0D1为了保护接受设备免受外界的干扰采集到正确的状态，必须保证线上电压被偏置，那么需要给差分线路加上一对外部电阻，目的是产生足够的DC偏置电流以维持D0/D1之间至少200mV的电压差Modbusonserialline-January2006TOLED三种标准化物理层-Termination终端电阻120ohms1nF公共端差分双绞Slave1TRSlavenTR5V650ohms650ohmsMasterRT120ohms1nF120ohms1nFPGD0D1为了保护Modbus免受未知的影响，例如，反射和减小环电流，需要在线路两端添加RC终端Modbusonserialline-January2006TOLED执行类-透明就绪规则三个执行层次，用于三个服务层次Basic属于一个类仅如果所有所需的服务被支持时RegularExtended一个设备也能支持属于更高类的服务.一个嵌入式的功能层次模型Modbu