总体上来说,发送命令格式如下:模块号(1字节)功能码 起始地址(2字节)   数据(X字节) CRC(2位)

模块号(1字节)功能码(要读取的寄存器,读 01,设置05,Coil Status/Input Status,1字节)起始地址(2字节,H->L) 数据 CRC校验
响应格式
模块号(1字节)功能码(1字节)字节数 数据(H->L) CRC校验


功能码:01 读取线圈状态,取得一组逻辑线圈的当前状态(ON/OFF)
模块号(1字节)功能码 起始地址(2字节,H->L) 读取位数(2字节) CRC(2位)
响应格式:
模块号(1字节)功能码(1字节)字节数 数据(L) 数据(H) CRC校验
02 01 00 10 00 08 3C 3A
返回(DO-0亮)
02 01 01 01 90 0C
返回(DO-0 不亮)
02 01 01 00 51 CC

获得00开始,连续16个通道的值
02,01,00,00,00,10,3D,F5
返回(只有DI-1有输入值)
02,01,02,02,00,FC,9C

Device ID:2,Address:0001,Length:8
02 01 00 00 00 08 3D FF
02 01 01 00 51 CC
02 01 01 02 51 CC(DI 1 亮的时候的返回)

Device ID:2,Address:0002,Length:8
02 01 00 01 00 08 6C 3F
02 01 01 01 90 0C


功能码:05 强制单路开出,给PLC写数据
注:写0xFF00表示ON,写0x0000表示OFF,线圈地址比地址少小1
注:返回帧与主站相同
模块号(1字节)功能码 起始地址(2字节) 数据(2字节) CRC(2位)
响应格式:返回帧与主站相同

设置DO-0(地址17)亮
02 05 00 10 FF 00 8D CC
返回
02 05 00 10 FF 00 8D CC

设置DO-0 不亮
02 05 00 10 00 00 CC 3C
返回
02 05 00 10 00 00 CC 3C


同时设置多个输出格式(功能码:15)
模块号(1字节)功能码(15)起始地址(2字节) 设置个数(2字节)数据的字节数(1字节)数据(H->L) CRC校验
响应格式
模块号(1字节)功能码(1字节)起始地址(2字节) 设置个数(2字节) CRC校验
eg:
(设置17站开始的8个站,为输出):
02,0F,00,10,00,08,01,FF,3F,03
响应:
02,0F,00,10,00,08,55,FB     
 (设置17站开始的8个站,全灭):
00,10,00,08,01,00,7F,43
响应:
02,0F,00,10,00,08,55,FB


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以下是更详细的说明,摘自http://blog.sina.com.cn/s/blog_5d4d58a90100rkxf.html

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基于串口的Modbus软件开发
----------------------八股--------------------
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。

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
起始位为20

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
数据1

L
数据1

H
数据2

L
数据2

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

02

03

整型、字符型、状态字、浮点型

04

整型、状态字、浮点型

05

06

整型、字符型、状态字、浮点型

08

N/A

重复“回路反馈”信息

15

16

整型、字符型、状态字、浮点型

17

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