PLC课程设计-Modbus通信协议及传输模式

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1、1.Modbus通信协议及传输模式1.1Modbus通信协议简介Modbus是rflModicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真止用于工业现场的总线协议。为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐徳公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA（InterfaceforDistributedAutomation,分布式自动化接口）组织，并成立了ModbusTDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。在中国，Modbus己经成为国家标准GB/T19582-2008o据不完全统计：截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超

2、过了1000万个。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Z间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备Z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，如何回应來口其它设备的请求，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，识别按地址发來的消息，决定要产生何种行动。如果需要冋应，控制器将生成反馈

3、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。1.2传输模式控制器能设置为两种传输模式（ASCII或RTU）中的任何一种在标准的Modbus网络通信。用户选择想要的模式，包描串口通信参数（波特率、校验方式等），在配置每个控制器的时候，在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。所选的ASCII或RTU方式仅适用于标准的Modbus网络，它定义了在这些网络上连续传输的消息段的每一位，以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。在其它网络上（

4、象MAP和ModbusPlus）Modbus消息被转成与串行传输无关的帧o1.2.1ASCII模式当控制器设为在Modbus网络上以ASCII（美国标准信息交换代码）模式通信,在消息中的每个8Bit字节都作为一个ASCII码（两个十六进制字符）发送。这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。代码系统为：十六进制，ASCII字符0.・・9,A.・.F,消息中的每个ASCTT字符都是一个十六进制字符组成。每个字节的位为：1个起始位；7个数据位，最小的有效位先发送；1个奇偶校验位，无校验则无；1个停止位（右校验时），2个Bit（无校验时）。错谋检测域为：LRC（纵向冗长检测

5、）。1.2.2RTU模式MODBUS协议在一根通讯线上使用主从应答式连接（半双工），这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备（从机），然后，终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机。Modbus协议只允许在主机（PC,PLC等）和终端设备Z间通讯，而不允许独立的终端设备之间的数据交换，这样各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。当控制器设为在Modbus网络上以RTU（远程终端单元）模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。这种方式的主耍优点是：在同样的波特率下，可

6、比ASCII方式传送更多的数据。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。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、错课检测域等。功能码（16进制）功能01读多个位03读多个寄存器05写单个位06写单个寄存器0F写多个位10写多个寄存器表一Modbus-RTU模式功能码2.S7-200自由口和RS485串行口通信2.1S7-200自由口通信S7-200CPU的通信口可以设置为自由口模式。选择自甫口模式后，用户程序就可以完全控制通信端口的操作，通信协议也完全受用户程序控制。S7-200CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口。

7、此串行字符通信的格式可以包括：一个起始位;7或8位字符（数据字节）；一个奇/偶校验位，或者没有校验位；一个停止位。自由口通信速波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500。凡是符合这些格式的串行通信设备，理论上都可以和S7-200CPU通信。口由口模式可以灵活应用。Micro/WlN的两个指令库（USS和ModbusRTU）就是使用自由口模式编程实现的。在进行自由口通信程序