modbus及modbus_tcp协议讲解

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1、上海电力学院《嵌入式计算机系统》Modbus及Modbus/TCP协议讲解李辉电力与自动化工程学院E-mail:elmerlee@163.comModbus及Modbus/TCP协议讲解¾概述¾Modbus应用协议规范¾Modbus协议在串行链路上的实现¾Modbus协议在TCP/IP上的实现Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院概述¾1979年Modicon公司(现Schneider的一部分)提出的Modbus¾Modbus最初作为工业串行链路的事实标准¾1997年Schneider电气在TCP/IP上实现Modbus协议¾2004年Modbus作为我国国

2、家标准Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院Modbus技术规范组成©Modbus应用协议规范©Modbus协议在串行链路上的实现指南©Modbus协议在TCP/IP上的实现指南Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院Modbus技术规范的关系ModbusModbus协议应用协议在TCP/IP上规范Modbus应用层的实现指南在TCP/IP上的Modbus映射TCP/IPIETFRFC793Modbus协议在串行链路IP上的实现指IETFRFC791南EthernetII/802.3串行链路主站/从站IEEE802.2TIA/EIA-232-F

3、TIA/EIA-485-A以太网物理层Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院Modbus应用协议规范Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院Modbus通信栈Modbus应用层基于TCP的ModbusTCPIP其它MODBUS+/HDLC主站/从站EthernetII/802.3EIA/TIA-232或以太网其它物理层EIA/TIA-485物理层Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院Modbus应用协议©Modbus是一种简单客户机/服务器(主站/从站)应用协议©客户机(主站)能够向服务器发送请求©服务器(从站)分析请求，处理请

4、求，向客户机发送应答Modbus请求(例：地址100开始读20个字)网络客户机(主站)服务器(从站)Modbus响应(例：地址100至119的20个字的值)Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院通用Modbus帧结构－－协议数据单元(PDU)Modbus是一个可选择部分使用的协议©服务器可执行部分Modbus协议Modbus由公共功能码和用户定义的功能码组成Modbus应用协议使用功能码列表读或写数据，或者在远程服务器上进行远程处理©读/写寄存器列表，读/写比特列表©诊断，标识ADU附加地址功能码数据差错校验PDUModbus及Modbus/TCP协议讲解上

5、海电力学院Modbus事务处理(无差错)©当服务器对客户机响应时，它使用功能码域来指示正常（无差错）©响应或者出现某种差错（称为异常响应）©对于一个正常响应来说，服务器仅复制原始功能码客户机(主站)服务器(从站)启动请求功能码数据请求执行操作启动响应功能码数据响应接收响应Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院Modbus事务处理(异常响应)©对于异常响应，服务器将原始功能码的最高有效位设置逻辑1后返回©异常码指示差错类型客户机(主站)服务器(从站)启动请求功能码数据请求在操作中检测差错启动差错接收响应异常功能码异常码Modbus及Modbus/TCP协议讲解

6、上海电力学院ModbusPDU长度©Modbus最初在串行链路上的实现（最大RS485ADU=256字节），限制了ModbusPD的长度。©因此，对串行链路通信来说，ModbusPDU=256-服务器地址(1字节)-CRC(2字节)=253字节从而：©RS232/RS485ADU=253字节+服务器地址(1字节)+CRC(2字节)=256字节©TCPModbusADU=253字节+MBAP(7字节)=260字节Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院Modbus数据模型©Modbus的数据模型是以一组具有不同特征的表为基础建立的。©四个基本表为：基本表对象类型

7、访问类型注释离散量输入位只读I/O系统可提供这种类型数据线圈位读写通过应用程序可改变这种类型数据输入寄存器16位只读I/O系统可提供这种类型数据保持寄存器16位读写通过应用程序可改变这种类型数据Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院Modbus协议在串行链路上的实现模型Modbus及Modbus/TCP协议讲解上海电力学院串行链路上的Modbus帧结构©Modbus串行链路协议是一个主/从协议©网络上的每个从站必须有唯一的地址（从1到247）©从站地址用于寻址从站设备，由主站发起©地址0用于广播模式