工作：MODBUS通讯协议知识
工作：MODBUS通讯协议知识
一、Modbus三种通讯分类
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Modbus TCP/IP
使用网口通讯，更多是用于快速网络设备，如机器人，上位机视觉。
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Modbus RTU
使用RS232或者RS485/RS422接口，通讯方式是串口通讯，是直接传输二进制数值的通讯，工业领域用得最多。
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Modbus ASCII
使用RS232或者RS485/RS422接口，通讯方式是串口通讯，Modbus ASCII比前两者少用，支持Modbus ASCII协议的设备一定也会支持Modbus RTU协议。
三种类型区别：
硬件接口以及传输数据方式不一样
如果设备之间需要Modbus协议通讯的时候，这两个设备必须都支持Modbus协议。由于是基于串口通讯，串口通讯的格式双方也要一致。 如96 8 1 偶(UART通讯格式)。
二、Modbus协议格式
1. Modbus报文解析
2. 报文里的设备地址（从站地址）
3. 报文中的校验码
发送时，串口通讯软件将带对数据校验后带校验码报文发出去（勾上数据校验即可），对方收到后，对发过来的带校验码的报文进行校验后，其校验码一定是00 00
注意，串口通讯里的奇偶校验位是不在Modbus报文的，奇偶校验位是在串口通讯UART发送一个字节后对该字节进行奇偶校验，只对此字节负责，不对Modbus报文内容负责。
3.常用功能码
Modbus中常用的功能码有 8个，可以分为位操作和字操作两类，如下表
3.1 读线圈功能码H01/H02
这里读取的线圈数量不可以超过2000Bits（250字节X8bits），下面有介绍原因
如下为FX3U PLC输入与输出线圈，设备规格书一般会提示是哪些只读，哪些是可读可写。
上图中H02功能码是可以读出X0-X377，但不可以使用参数为读写的H01功能码去读取x0-x377，因为X点只支持读取。
例子：
（1）读取PLC的M点（读取什么类型只要参照上面Modbus参数即可，发送时记得勾选数据校验）
01【从站地址】 01【功能码】 00【起始地址(高字节)】 00【起始地址(低字节)】 00【读取数量(高字节)】 10【读取数量(低字节)】
即从M0开始读取，读取10个Bit位
返回值:
01【从站地址】 01【功能码】 02【返回数据字节数】 FF【返回字节1(低字节)】 00【返回字节2(高字节)】 F8【CRC校验码】 0C【CRC校验码】
因为读10Bit位，所以会返回2个字节，00FF即M0-M7全ON，M8-M15全OFF，注意返回的数据里，低字节在前，高字节在后。
（2）读取PLC的X点（读取什么类型只要参照上面Modbus参数即可，发送时记得勾选数据校验）
01【从站地址】 02【功能码】 34【起始地址(高字节)】 00【起始地址(低字节)】 00【读取数量(高字节)】 06【读取数量(低字节)】
即从X0开始读取，读取6个Bit位
返回值:
01【从站地址】 02【功能码】 01【返回数据字节数】 03【返回字节1(低字节)】 _【返回字节2(高字节)】 E1【CRC校验码】 89【CRC校验码】
因为读6Bit位，所以只会返回1个字节，03即X0-X1全ON，X2-X7全OFF，注意返回的数据里，低字节在前，高字节在后。
这里如果用H01(此功能码参数为可读可写的数据)会报错的，返回如01 81 02 C1 91的数据，81就是读取出错，因为X点为只读参数，不可对其使用H01
3.2 读寄存器功能码H03和H04
如下为FX3U PLC寄存器，通常设备规格书一般会提示是哪些只读，哪些是可读可写。
例子：
（1）读取PLC的数据寄存器D（读取什么类型只要参照上面Modbus参数即可，发送时记得勾选数据校验）
01【从站地址】 03【功能码】 00【起始地址(高字节)】 00【起始地址(低字节)】 00【读取字数量(高字节)】 02【读取字数量(低字节)】
即从D0开始读取，读取2个字节。
返回值:
01【从站地址】 03【功能码】 04【返回数据字节数】 1A【返回字节1(寄存器1高字节)】 1B【返回字节2(寄存器1低字节)】 1C【返回字节3(寄存器2高字节)】 1D【返回字节4(寄存器2低字节)】 F8【CRC校验码】 0C【CRC校验码】
因为读2个字，所以会返回4个字节，值分别为1A 1B 1C 1D，注意返回的数据里，高字节在前，低字节在后。
3.3 写单线圈和多线圈功能码H05和H0F
上面打错字，”十字进“是十进制
如下为FX3U PLC线圈，通常设备规格书一般会提示是哪些只读，哪些是可读可写。
例子：
（1）置位/复位单个PLC的中间继电器M（读取什么类型只要参照上面Modbus参数，发送时记得勾选数据校验）
01【从站地址】 05【功能码】 00【起始地址（高字节）】 00【起始地址（低字节）】 FF【置位FF/复位00】 00【固定值】
即置位M0。
返回值:
01【从站地址】 05【功能码】 00【起始地址（高字节）】 00【起始地址（低字节）】 FF【置位FF/复位00】 00【固定值】 8C【CRC校验码】 3A【CRC校验码】
（2）置位/复位多个PLC的中间继电器M（读取什么类型只要参照上面Modbus参数，发送时记得勾选数据校验）
01【从站地址】 0F【功能码】 00【起始地址（高字节）】 00【起始地址（低字节）】 00【写线圈数量（高字节）】 09【写线圈数量（低字节）】 02【字节数】 FF【线圈形成的十六进制值(低字节)】 01【线圈形成的十六进制值（高字节）】
即以十六进制值FF置位或复位低字节那8个线圈，以十六进制值01置位或复位高字节那1个线圈(M0-M7全ON，M8=on)，
注意是先低字节再到高字节。
返回值:
01【从站地址】 0F【功能码】 00【起始地址（高字节）】 00【起始地址（低字节）】 00【写线圈数量（高字节）】 09【写线圈数量（低字节）】 95【CRC校验码】 CD【CRC校验码】
3.4 写单寄存器和多寄存器功能码H06和H10
注意H10的H是十六进制
如下为FX3U PLC寄存器，通常设备规格书一般会提示是哪些只读，哪些是可读可写。
例子：
（1）读单个寄存器（读取什么类型只要参照上面Modbus参数，发送时记得勾选数据校验）
01【从站地址】 06【功能码】 00【寄存器地址（高字节）】 02【寄存器地址（低字节）】 FF【写入值（高字节）】 FF【写入值（低字节）】
返回值：
01【从站地址】 06【功能码】 00【寄存器地址（高字节）】 02【寄存器地址（低字节）】 FF【写入值（高字节）】 FF【写入值（低字节）】 29【CRC校验码】 BA【CRC校验码】
（2）读多个寄存器（读取什么类型只要参照上面Modbus参数，发送时记得勾选数据校验）
01【从站地址】 10【功能码】 00【寄存器地址（高字节）】 00【寄存器地址（低字节）】 00【写寄存器数量（高字节）】 03【写寄存器数量（低字节）】 03【写入总字节数】 0A【写入字节1（寄存器1高字节）】 0B【写入字节2（寄存器1低字节）】 1A【写入字节3（寄存器2高字节）】 1B【写入字节4（寄存器2低字节）】 2A【写入字节5（寄存器3高字节）】 2B【写入字节6（寄存器3低字节）】
返回值：
01【从站地址】 10【功能码】 00【寄存器地址（高字节）】 00【寄存器地址（低字节）】 00【写寄存器数量（高字节）】 03【写寄存器数量（低字节）】 80【CRC校验码高字节】 08【CRC校验码低字节】
3.5 Modbus消息结构-摘自作者Pou光明
（看懂前面3.1章节可以跳过）
Pou光明写得很好，简略易懂。
以功能码01(0x01)为例进行说明。
（1）功能码01H读取Modbus从站中线圈寄存器的状态，可以是单个寄存器，或者是多个连续的寄存器。
发送：
假设从站地址为01H，读取线圈寄存器的起始地址为0017H，读取38(十进制)个寄存器，指令结构如下表：
这里发送了01 01 00 17 00 26 OD D4 这8个字节。设备B接收到了这8个字节，那么设备B就根据Modbus协议约定功能执行相应的动作，这8个字节称为报文，也叫一个信息帧，当然因为命令差异，报文可以不止8个字节。
响应：
各线圈的状态与数据内容的每个bit对应，1代表ON，0代表OFF.若查询线圈的数量不是8的倍数，则在最后一个字节的高位补0.
读线圈结果：
第一个字节CDH对应线圈0017H到001E的状态，转为二进制是11001101，其中bit0对应0017H，bit7对应001E
三、 Modbus协议的绝对地址
1 对应区的值范围与功能。
四、学习Modbus通讯，举例设置PLC主从站
本节为摘选第二集: MODBUS RTU模式下通信设置和线路连接(三菱PLC)的部分内容。
以FX3U的 Modbus RTU进行设置，实际项目要根据实际项目硬件规格书进行设置。
1. 硬件
Modbus RTU使用串口通讯，可以使用RS485接线
- 实际接线举例…
以FX3U-32MT+485BD板+485ADP-MB为例
FX3U只能扩展出2个通道。这里特别说明下，如果没有485BD板，那么此时的485ADP-MB就
变成了通道1。
2. 软件
由于要验证功能码报文，所以拿串口调试助手当主站，plc当从站。而且由于485BD板不能当从站，因此要通过485ADP-MB来进行测试。
TIPS：PLC是一个最好的从站设备，它有MODBUS所有的存储区特性.
(a) 由于要拿通道2的485ADP-MB来进行测试，所以要用到以下特殊寄存器
D8420: 通信格式:我们按照如下通信格式进行设置: 数据位=8，奇偶校验=偶校验，停止位=1，波特率=9600，RS485连接。那么按照通信格式设置表格它的二进制为0001 0000 10000111，转换为16进制值是H1087，所以 “MOV H1087 D8420”
( b ) D8421: 协议: 我们按照如下协议设置: MODBUS协议，MODBUS从站，RTU模式。那么它的16进制值为H11，要"MOV H11 D8421"
( c ) D8434:从站本站号: 设置为1。那么它的16进制值为H1，要“MOV H1 D8434"
将上面三个的特殊寄存器设置完后，我们要用M8411特殊辅助寄存器来触发将它们写入到PLC中。它是在用到MODBUS通信时，用来写入通信设定的。如果是RS/RS2指令，就可以用M8002来写入，没有特殊要求。
到此，FX3U的485ADP-MB从站就设置完毕了.
五、FX3U Modbus指令ADPRW
可以使用SSCOM作从站，PLC作主站，然后PLC往SSCOM发内容进行通讯，成功通讯后可以显示出来PLC发出的报文，方便进行练习。
- SSCOM接到的信息
但是由于SSCOM不是真正设备，无法返回M0/M1数据，所以PLC M100/M101会还是OFF
六、Modbus调试助手
本节内容摘自-Pou光明
TCP协议下有Server和Client，两个都需要设置，不然只有一个也无法通信~
实验材料：Windows系统的电脑、Modbus Poll(Client)、ModSim32(Server)
1. ModSim32(Server)的相关设置
(1) ModSim32 初始界面
（2）修改Address和Length，MODBUS Point Type使用默认类型，Devide Id使用默认值是1，方便使用
（3）点击上方菜单栏【Connection】–>【Connect】–>【Modbus/TCP Svr】。确定服务器端口，点击【OK】按钮。成功启动后不再有“NOT CONNECTED!”显示
本次我们使用的是第三种保持寄存器类型。
本教程主要侧重Server与Client的通信搭建，其他更多的功能熟练之后容易探索。
2. Modbus Pol(Client)的相关设置
（1）Modbus Poll初始化界面
Tx代表接收数据，Err表示错误，F代表功能码类型，SR是扫描（发送）周期
（2）读写定义的设置
点击上方菜单栏的【Setup】->【Read/Write Definition…】或者F8快捷键直接打开
Slave ID保持一致为1，Function使用默认参数，注意这里地址设置为0，与Server端地址相差1，Quantity是设置的寄存器数量，下次给大家分享pymodbus库时会有很好的对应说明，这里面了解下即可。Scan Rate使用默认的即可。下方的View Rows 是对可以看见的区域设置，随便点点，没什么大问题的。之后点击【Apply】->【OK】按钮使设置成功。
（a）TCP IP的通讯设置
（b）串口通讯的设置（Modbus RTU/Mobus ASCII才用）
（3）连接服务器的设置
点击上方菜单栏的【Connection】->【Connect…】或F3快捷键直接打开
Connection 默认选择的是Modbus TCP/IP，下方是远程Modbus Server的设置，像网络调试助手一样连接服务器一样，需要设置服务器的Ip和Port.其余参数使用默认传参数即可。之后点击【OK】按钮即可。
- (a)Modbus TCP 连接服器
（4）连接成功与更改数值
连接成功如下：
更改数据操作：
鼠标左键双击蓝色单元格，会出现弹窗图中的弹窗，修改Value部分单元格数值为【666】，之后点击【Send】按钮完成修改。
修改成功后效果：
（5）Modbus客户端这边设置相对多一些，熟悉后就像使用网络调试助手一样。从设置上来看，Client与Server双方在访问的地址上必须一致，否则Client连接时会报出【无效地址】的错误。如下：
