转载地址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_5d4d58a90100uqci.html
基于串口的Modbus软件开发
--------------------华X北X电X力X大X学 秦X宇X飞----2008年春节前于北京定福庄-----
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－八股－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
一、开发背景：
1、保密
2、GAT垃圾项目的DCS要通过Modbus与PLC进行通讯，我们的DCS仅进行过简单的测试。要连鬼子的炉排PLC，还需进行更正式的测试，秦SUN为了体现ABB的软件水平，特决定自己写一个ABoBo公司的MB测试软件。
3、秦PHD要毕业，以后的毕业设计里也许能用上这个东东。
二、开发意义：
1、地球上又多了，一个MB测试的软件，本人决定部分开源（不能挤公司的饭碗）
2、捡回丢掉的尊严
3、写完就能回家了！！
三、国际国内最新动态
1、已经有好多个测试软件了，但是没有开源。如modbusscan 7.0(ModScan32.exe),Modbus Poll version, 4.3.1, Modbustester.exe,ModLink，ModbusSimulator
2、协议比较老了，但是很管用。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－八股－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N步走－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
第一步：图书馆借N本VC串口编程的书
第二步：上网下N个源代码
第三步：上网下个虚拟串口的程序。（http://www.sudt.com/cn/sn/download.htm）
第四步：学习Modbus协议
主从方式，主站初始化传输。从站根据主设备查询提供的数据作出反应。
主站查询格式：站（或广播）地址、功能代码、要发送的数据、错误检测域。
从站回应格式：确认要行动的域、返回的数据、错误检测域。如果在消息接收过程中发生错误，或从站不能执行其命令，从站将建立错误消息并把它作为回应发送出去。
从站地址是0...247，0为广播地址
ASCII模式
|
： |
地址 |
功能代码 |
数据数量 |
数据1 |
... |
数据n |
LRC高字节 |
LRC低字节 |
回车 |
换行 |
代码系统：
十六进制，ASCII字符0...9，A...F
消息中的每个ASCII字符都是一个十六进制字符组成
每个字节的位：
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（有校验时），2个Bit（无校验时）
错误检测域
LRC(纵向冗长检测)
使用ASCII模式，消息以冒号（:）字符（ASCII码 3AH）开始，以回车换行符结束（ASCII码 0DH,0AH）。
其它域可以使用的传输字符是十六进制的0...9,A...F。网络上的设备不断侦测“:”字符，当有一个冒号接收到时，每个设备都解码下个域（地址域）来判断是否发给自己的。
消息中字符间发送的时间间隔最长不能超过1秒，否则接收的设备将认为传输错误。
RTU模式
|
地址 |
功能代码 |
数据数量 |
数据1 |
... |
数据n |
CRC低字节 |
CRC高字节 |
|
|
代码系统：
8位二进制，十六进制数0...9，A...F
消息中的每个8位域都是一个两个十六进制字符组成
每个字节的位：
1个起始位
8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（有校验时），2个Bit（无校验时）
错误检测域
CRC(循环冗长检测)
深入理解ModBus功能码
Modbus主要功能码
|
功能码 |
名称 |
注释 |
|
|
01 |
Read Coil Status |
(线圈状态0x)(读PLC的开出状态) |
bit 读位 ,与5对应, 可读可写DO |
|
02 |
Read Input Status |
(输入状态1x) (读PLC的开入状态) |
bit 读位,只读DI |
|
03 |
Read Holding Register |
(保持寄存器4x HR) (读模出状态) |
读整形、状态字、浮点型、字符型，与16对应 |
|
04 |
Read Input Register |
(输入寄存器3x AR) (读PLC模入状态) |
读整形、状态字、浮点型 只读AI |
|
05 |
Write Single Coil |
(强制单路开出，给PLC写数据) |
写单个位 可读可写DO |
|
06 |
Write Single Register |
(强制单路模出，给PLC写数据) |
写单个整形、状态字、浮点型、字符型,写HR4x的地址区 |
|
15 |
Write Multiple Coil |
(强制多路开出，给PLC写数据) |
写多个位 |
|
16（0x10H） |
Write Multiple Register |
(强制多路模出，给PLC写数据) |
写多个整形、状态字、浮点型、字符型 |
15和16可能是用于一次写一串数据的，不允许单个写。如时间的世纪、年、月、日、时、分、秒要一次写下去
|
设备和Modbus 地址范围对应表 |
||||
|
设备地址 |
Modbus地址 |
描述 |
功能 |
R/W |
|
1...10000* |
address - 1 |
Coils (outputs) |
0 |
Read/Write |
|
10001...20000* |
address - 10001 |
Discrete Inputs |
01 |
Read |
|
40001...50000* |
address - 40001 |
Holding Registers |
03 |
Read/Write |
|
30001...40000* |
address - 30001 |
Input Registers |
04 |
Read |
*最大值与设备相关
注：设备地址是从1开始的，所以Modbus写入地址要在设备地址上减1。
协议格式
功能码：01 (线圈状态0x)(读开出状态)
例：从4站读10…22（Coil 11…23）,从A开始，共D（13）个数据
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H Coils |
L Coils |
CRC |
|
|
04 |
01 |
00 |
0A |
00 |
0D |
DD |
98 |
主站
|
从站地址 |
功能码 |
字节数 |
Coils 7..10 |
Coils 27..20 |
CRC |
|
|
04 |
01 |
02 |
0A |
11 |
50 |
B3 |
从站
功能码：02 (输入状态1x) (读开入状态)
例：从4站读10…22（Input 10011…10023）,从A开始，共D（13）个数据
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H Input |
L Input |
CRC |
|
|
04 |
02 |
00 |
0A |
00 |
0D |
99 |
98 |
主站
|
从站地址 |
功能码 |
字节数 |
Input 7..10 |
Input 27..20 |
CRC |
|
|
04 |
02 |
02 |
0A |
11 |
14 |
B3 |
从站
功能码：03 (保持寄存器4x HR) (读模出状态)
例：从1站读0…1（寄存器 40001…40002）,共2个数据
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H 数据 |
L 数据 |
CRC |
|
|
01 |
03 |
00 |
00 |
00 |
02 |
C4 |
0B |
主站
|
从站地址 |
功能码 |
字节数 |
H数据 |
L数据 |
H数据 |
L数据 |
CRC |
|
|
01 |
03 |
04 |
00 |
06 |
00 |
05 |
DA |
31 |
从站
功能码：04 (输入寄存器3x AR) (读模入状态)
例：从1站读0…1（寄存器 30001…30002）,共2个数据
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H 数据 |
L 数据 |
CRC |
|
|
01 |
04 |
00 |
00 |
00 |
02 |
71 |
CB |
主站
|
从站地址 |
功能码 |
字节数 |
H数据 |
L数据 |
H数据 |
L数据 |
CRC |
|
|
01 |
04 |
04 |
00 |
06 |
00 |
05 |
DB |
86 |
从站
功能码：05 强制单路开出，给PLC写数据
例：给17站173单线圈写ON
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H 数据 |
L 数据 |
CRC |
|
|
11 |
05 |
00 |
AC |
FF |
00 |
4E |
8B |
主站
注：写0xFF00表示ON，写0x0000表示OFF
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H数据 |
L数据 |
CRC |
|
|
11 |
05 |
00 |
AC |
FF |
00 |
4E |
8B |
从站
注：返回帧与主站相同
功能码：06 强制单路模出，给PLC写数据
例：给17站40002变量写0x00 03H。帧的地址是0x0001H
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H 数据 |
L 数据 |
CRC |
|
|
11 |
06 |
00 |
01 |
00 |
03 |
9A |
9B |
主站
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H数据 |
L数据 |
CRC |
|
|
11 |
06 |
00 |
01 |
00 |
03 |
9A |
9B |
从站
注：返回帧与主站相同
功能码：15 强制多路开出，给PLC写数据
例：给17站从20号线圈开始的10个单线圈写ON，MB地址：20-1=19=0x13H
数据：
|
帧中位 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
位置 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
9 |
8 |
|
本例位置 |
27 |
26 |
25 |
24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
29 |
28 |
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H线圈数量 |
L线圈数量 |
字节数 |
H数据 |
L数据 |
CRC |
|
|
11 |
0F |
00 |
13 |
00 |
0A |
02 |
CD |
01 |
BF |
0B |
主站
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H线圈数量 |
L线圈数量 |
CRC |
|
|
11 |
05 |
00 |
13 |
00 |
0A |
4E |
8B |
从站
注：变量写的从站反馈没有数据
功能码：16 强制多路模出到保持寄存器，给PLC写数据
每个寄存器的数据为2个字节。
例：给17站从40002HR开始的2个寄存器，数据为000A和0102，MB地址：40002-1=40001=MB1
|
从站地址 |
功能码 |
H地址 |
L地址 |
H模入数量 |
L模入数量 |
字节数 |
H |
L |
H |
L |
CRC |
|
|
11 |
10 |
00 |
01 |
00 |
02 |
04 |
00 |
0A |
01 |
02 |
C6 |
F0 |
主站
|
从站地址 |
功能码 |
H 地址 |
L 地址 |
H线圈数量 |
L线圈数量 |
CRC |
|
|
11 |
10 |
00 |
01 |
00 |
02 |
12 |
98 |
从站
注：变量写的从站反馈没有数据
秦批：Modbus的从站反馈数据没有数据帧的编号（不像TCP协议那样），所以不会显示这个反馈数据是主站的哪次请求的。若主站一次发送N个数据，从站而没有及时反馈，这样就乱了，主站就不知道从站发过来的数据是哪次命令的。
单变量与多变量：读可以读单读多，命令不分读几个。但是写要区分写一个还是写多个，所以写命令有写单线圈和写多线圈。
Modbus所有功能码
|
功能码 |
名称 |
作用 |
|
01 |
读取线圈状态 |
取得一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF) |
|
02 |
读取输入状态 |
取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF) |
|
03 |
读取保持寄存器 |
在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值 |
|
04 |
读取输入寄存器 |
在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值 |
|
05 |
强置单线圈 |
强置一个逻辑线圈的通断状态 |
|
06 |
预置单寄存器 |
把具体二进值装入一个保持寄存器 |
|
07 |
读取异常状态 |
取得8个内部线圈的通断状态，这8个线圈的地址由控制器决定，用户逻辑可以将这些线圈定义，以说明从机状态，短报文适宜于迅速读取状态 |
|
08 |
回送诊断校验 |
把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴 |
|
09 |
编程（只用于484） |
使主机模拟编程器作用，修改PC从机逻辑 |
|
10 |
控询（只用于484） |
可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信，探询该从机是否已完成其操作任务，仅在含有功能码9的报文发送后，本功能码才发送 |
|
11 |
读取事件计数 |
可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成功，尤其是该命令或其他应答产生通信错误时 |
|
12 |
读取通信事件记录 |
可是主机检索每台从机的ModBus事务处理通信事件记录。如果某项事务处理完成，记录会给出有关错误 |
|
13 |
编程（184/384 484 584） |
可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑 |
|
14 |
探询（184/384 484 584） |
可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功能13的报文发送后，本功能码才得发送 |
|
15 |
强置多线圈 |
强置一串连续逻辑线圈的通断 |
|
16 |
预置多寄存器 |
把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器 |
|
17 |
报告从机标识 |
可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态 |
|
18 |
（884和MICRO 84） |
可使主机模拟编程功能，修改PC状态逻辑 |
|
19 |
重置通信链路 |
发生非可修改错误后，是从机复位于已知状态，可重置顺序字节 |
|
20 |
读取通用参数（584L） |
显示扩展存储器文件中的数据信息 |
|
21 |
写入通用参数（584L） |
把通用参数写入扩展存储文件，或修改之 |
|
22～64 |
保留作扩展功能备用 |
|
|
65～72 |
保留以备用户功能所用 |
留作用户功能的扩展编码 |
|
73～119 |
非法功能 |
|
|
120～127 |
保留 |
留作内部作用 |
|
128～255 |
保留 |
用于异常应答 |
ModBus功能码与数据类型对应表
|
代码 |
功能 |
数据类型 |
|
01 |
读 |
位 |
|
02 |
读 |
位 |
|
03 |
读 |
整型、字符型、状态字、浮点型 |
|
04 |
读 |
整型、状态字、浮点型 |
|
05 |
写 |
位 |
|
06 |
写 |
整型、字符型、状态字、浮点型 |
|
08 |
N/A |
重复“回路反馈”信息 |
|
15 |
写 |
位 |
|
16 |
写 |
整型、字符型、状态字、浮点型 |
|
17 |
读 |
字符型 |
Modbus变量地址
|
映射地址 |
功能 |
地址类型 |
存取方式 |
描述 |
|
0xxxx |
01,05,15 |
Coil |
读写 |
|
|
1xxxx |
02 |
离散输入 |
只读 |
|
|
2xxxx |
03,04,06,16 |
浮点寄存器 |
读写 |
两个连续16位寄存器表示一个浮点数（ieee754格式32位） |
|
3xxxx |
04 |
输入寄存器 |
只读 |
每个寄存器表示一个16位无符号整数（0～65535）同上 |
|
4xxxx |
03,06,16 |
保持寄存器 |
读写 |
|
|
5xxxx |
03,04,06,16 |
ascii字符 |
读写 |
每个寄存器表示两个ascii字符 |
FAQ0：ABB组态软件有功能块读线圈-1，读线圈-8，读寄存器-1，读寄存器-8的原因是什么？
因为Modbus功能码的读操作可以指定数据长度。如果从站的地址连续，则可以用一次读八个变量的操作。如果不连续，可以一次读一个。读八个的效率要高一些。
FAQ1 :MB地址的问题：MB经常用30001,40001这样的地址，WHY？给个理由。
ANS1 ：地址以3开头，如IFIX的mb1中地址用30001、3001、300001表示的是功能码4的操作，即读输入寄存器。同理, 地址以4开头表示的是功能码3的操作，即对指的是对输出寄存器/内部寄存器进行的操作。虽然Modbus有两个字节表示地址0xFFFF,共64K，但是一般用不了那么多的。
例：高安屯垃圾电厂DCS Modbus通讯点表
|
DCS-TAG_№ |
DESCRIPTION |
Type |
Data |
Addr. |
|
XA 0FG10-1 |
ACTIVATED CARBON STORAGE SILO VENTING FILTER FAN FAULT |
DI |
BOOL |
00407 |
|
HC #RC10-O |
No.# INLET DAMPER FOR NID SYSTEM A IN SERVICE COMMAND |
DO |
BOOL |
10001 |
|
ATO #FG03-S |
No.# SET POINT SO2 EMISSION |
AO |
INT |
30002 |
|
AI #RC01 |
No.# REACTOR INLET GAS SO2 ANALYZER |
AI |
INT |
40001 |
注：地址以2开头表示浮点数，以0,1,3,4开头表示整数。
FAQ2 : Modbus功能码的名称来源是什么？
ANS2: 因为Modbus主要用于与PLC通讯，所以Modbus的地址空间命名也服从PLC的方式。我一起在弄DCS，没玩过PLC。所以没明白这个道理之前，根本搞不明白Modbus的功能码要那么叫，经过两天多的研究研究研究，终于大彻大悟了。
|
功能码 |
名称 |
注释 |
|
|
01 |
Read Coil Status |
读PLC的开出状态，可能是内部量 |
可读可写 |
|
02 |
Read Input Status |
读PLC的开入DI点状态 |
只读DI，通道来 |
|
03 |
Read Holding Register |
读PLC内部模拟量 |
|
|
04 |
Read Input Register |
读PLC的模入AI状态 |
只读AI，通道来 |
|
05 |
Write Single Coil |
给PLC写开关量数据 |
写单个位 |
|
06 |
Write Single Register |
给PLC写模拟量数据 |
写模拟量 |
|
15 |
Write Multiple Coil |
给PLC写多个开关量数据 |
写多个位 |
|
16（0x10H） |
Write Multiple Register |
给PLC写多个模拟量数据 |
写多个模拟量 |
列出PLC的线圈与寄存器的分配如下,以三菱FX2n介绍:
|
一般 |
500点 |
M0到M499 |
|
|
锁定 |
2572点 |
M384至M3071 |
|
|
特殊 |
256点 |
M8000至8255 |
|
|
状态继电器 |
一般 |
490点 |
S0至S499 |
|
锁定 |
400点 |
S500至S899 |
|
|
初始 |
10点 |
S0至S9 |
|
|
信号报警器 |
100点 |
S900至S999 |
|
|
数据寄存器（D） |
一般 |
200点 |
D0至D199 |
|
锁定 |
7800点 |
D200至D7999 |
|
|
文件寄存器 |
7000点 |
D1000至D7999通过14块500程式步的参数设置类型：16位数据存储寄存器 |
|
|
特殊 |
256点 |
从D8000至D8255 |
|
|
变址 |
16点 |
V0至V7和Z0至Z7 |
松下FP1—C40寄存器I/O配置表
|
名称 |
符号 |
编号（地址） |
功能说明 |
|
|
外部 输入/ 输出 继电 器 |
X（位） |
X0～X12F （主机X0～X17） |
输入继电器 总点数208点，主机24点，用来存储外部输入信号 |
|
|
WX（字） |
WX0～WX12（13个字） |
|||
|
Y（位） |
Y0～Y12F（主机Y0～YF） |
输出继电器 总点数208点，主机16点，用来存储程序运行结果并输出 |
||
|
WY（字） |
WY0～WY12（13个字） |
|||
|
内 部 继 电 器 |
R（位） |
R0～R62F |
通用内部继电器 只能在PLC内部供用户编程使用，不能用于输出 |
|
|
WR（字） |
WR0～WR62 |
|||
|
R（位） |
R9000～R903F |
特殊内部继电器 每个继电器均具有特殊用途，用 户只能使用其接点，不能用程序 控制其状态，不能用于输出 |
||
|
数据 寄存器 |
DT（字） |
DT0～DT1659（1，660字） |
通用数据寄存器 用来存储PLC内处理的数据 |
|
|
DT9000～DT9069（70字） |
特殊数据寄存器 具有特殊用途的数据寄存器，不能存储用户数据 |