ModBus通讯规约印刷前面总的1.docx
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ModBus通讯规约印刷前面总的1
Modbus_RTU通讯规约
（本协议采用主从问答方式）
一、Modbus通讯协议概述
Modbus通讯规约允许TDS系列仪表/变送器与施耐德、西门子、AB、GE等多个国际著名品牌的可编程顺序控制器（PLC）、RTU、SCADA系统、DCS或与第三方具有Modbus兼容的监控系统之间进行信息交换和数据传送。
TDS系列仪表/变送器只要简单地增加一套基于计算机（或工控机）的监控软件（如：
组态王、Intouch、iFIX、synall等）就可以构成一套工况监控系统。
1、广泛的系统集成
TDS系列仪表/变送器提供了标准的RS-485/422通讯接口及ModBus通讯协议，这个通讯协议已广泛被国内外工控行业作为系统集成的标准。
2、通讯数据的类型及格式
●信息传输为异步方式，并以字节为单位。
主站和从站之间传递的通讯信息为
1：
10位格式：
（1位起始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验）
2：
11位格式：
（1位起始位，8位数据位，2位停止位，无奇偶校验）
3：
11位格式：
（1位起始位，8位数据位，1位停止位，1位奇校验）
4：
11位格式：
（1位起始位，8位数据位，1位停止位，1位偶校验）
仪表出厂按第2种方式，11位格式：
（1位起始位，8位数据位，2位停止位，无奇偶校验），设置方法参看详细的使用说明书。
仪表无此项设置参数为第2种方式。
●通讯数据（信息帧）格式
数据格式
起始结构
地址码
功能码
数据区
CRC校检
结束结构
数据长度
T1–T2–T3–T4
1字节
1字节
N字节
16位（CRC码）
T1–T2–T3–T4
发送数据之前要求数据总线静止时间（即无数据时间）大于3.5个字节，可以通过传输波特率计算（9600bps约为5ms），信息帧中表示为起始结构（T1–T2–T3–T4）,T1、T2、T3、T4分别代表一个字节的静止时间。
当最后一个字节传输完，数据总线静止时间（即无数据时间）还需大于3.5个字节后，才可以开始发送新的数据，信息帧中表示为停止结构（T1–T2–T3–T4）。
一条完整的信息帧必须是连续的信息流，字节间的间隔时间小于1.5个字节。
TDS系列仪表/变送器收到完整的信息帧后延时250ms左右将数据连续送出，当收到本机地址码、正确的功能码后，但无法接收全后面的完整数据信息帧则在2秒左右后回复初始接收状态。
★注：
1、1个字节由8位二进制数组成（既8bit）。
2、ModBus是Modicon公司的注册商标。
3、“从机”在本文件中既为TDS系列仪表/变送器。
二、通讯信息传输过程
当通讯命令由发送设备（主机）发送至接收设备（从机）时，在CRC校验无误情况下，从机地址与地址码相符的从机接收通讯命令（TDS系列仪表/变送器以本机的地址码和功能码2个字节作为同步字），并根据功能码及相关要求处理信息，执行相应的任务，然后把执行结果（数据）返送给主机。
返回的信息中包括地址码、功能码、执行后的数据以及CRC校验码。
如果CRC校验出错就不返回任何信息。
TDS系列仪表/变送器使用的Modbus功能码（16进制）
功能码
定义
操作（二进制）
02HEX
读开关量
读取开关量设置数据；一个或多个开关量控制/报警状态数据
03HEX
读寄存器数据
读取单路或多路工况数据；单路或多路控制/报警设置数据
05HEX
写开关量
写一个开关量设置数据
06HEX
写单个寄存器
写单个功能寄存器或单路控制/报警设置数据
10HEX
写多路寄存器
写多路功能寄存器或多路控制/报警设置数据
TDS系列仪表/变送器Modbus协议的数据地址表中数据地址使用直接地址，在组态软件中通讯口可选用莫迪康（Modicon）PLC的RTU，对应的地址如下：
02功能ReadInputStatus，10001对应0000H。
03功能ReadHoldingRegisters，40001对应0000H地址。
05功能ForceSingleCoil，00001对应0000H地址。
06功能PresetSingleRegister，40001对应0000H地址。
10功能PresetMultipleRegisters，40001对应0000H地址。
但组态软件产生的通讯报文都是直接地址，与功能码说明中的报文是一致的。
如：
TDS-0400~6400智能数字温度巡检控制仪中的数据地址表中
读或写寄存器：
如地址0000H~003FH对应40001~40064。
读开关量：
如地址0400H~043FH对应11025~11088，0440H~047FH对应11089~11152。
写开关量：
如地址0300H~033FH对应00769～00832。
1、地址码
地址码是每次通讯信息帧的第一字节（8位），从01H到FFH。
每个从机都必须有唯一的地址码，仪表说明书中将这唯一的地址码称为“从机号”或“从机地址”。
所有地址的从机都将接收由主机发送来的信息，只有符合地址码的从机才响应要求，回送信息。
当从机回送信息时，回送数据均以各自的地址码开始。
主机发送的地址码表明将发送到的从机地址，而从机返回的地址码表明回送的从机地址。
2、功能码
是每次通讯信息帧传送的第二个字节。
ModBus通讯规约可定义的功能码为0到127。
TDS系列仪表/变送器仅用到其中的一部分功能码。
作为主机请求发送，通过功能码告诉从机应执行什么动作。
作为响应，从机返回的功能码与从主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机并且已进行相关的操作。
3、数据区
数据区包括需要由主机发送、从机回送何种信息或执行什么动作。
这些信息可以是数据（如：
开关量、模拟量、仪表参数设置值等）或参考地址等。
如：
主机通过功能码03告诉从机返回单路或多路工况数据寄存器的值或“单路或多路控制/报警设置值（包括要读取寄存器的起始地址及读取寄存器的长度等），则返回的数据包括寄存器的数据长度及数据内容。
对于不同型号的仪表/变送器，寄存器地址和数据信息都不相同（见数据地址表）。
●功能码03HEX、06HEX、10HEX读取或写“寄存器”，每个地址为一个寄存器，一个寄存器为16位（2字节）的二进制数据（整型），高位在前、低位在后，最高位为符号位，其后15位数据位。
（如1500D05DCH；-500D81F4H）。
数据地址表如果不作特别说明，则数据的通用转换方法为：
小数点在十位，仪表回送的工况数据都是整数，上位机如果转换为实型，可以除十处理，如果转换成字符串型，可以直接将小数点插入在十位。
如1：
工况温度值=60.0，小数点在十位
仪表回送数据=60010=25816=00000010010110002
如2：
温度值=-60.0，小数点在十位
仪表回送数据=-60010=825816=10000010010110002
小数点在百位，如果转换为实型，可以除百处理，如果转换成字符串型，可以直接将小数点插入在百位。
●功能码02HEX、05HEX读/写开关量，数据都为开关量，每个地址为一个位，以bit位为单位。
从机数据返回是以bit位为单元的二进制数组成（即8bit为1个字节）多字节数据。
TDS响应的命令格式是从机地址、功能码、数据区及CRC码。
数据区的数据为多字节开关量数据或模拟量数据。
三、Modbus功能码介绍
以64路TDS仪表为例作如下说明
1、功能码02HEX：
读开关量
开关量状态：
1为ON，0为OFF。
例如：
从机其中的48路开关量设定数据（内容：
10110001B（1-8路由右到左），01110011B，10100110B,11111011B,00010101B,11001101B），主机要读取从机地址为01的从机第3路到第22路巡检状态开关量设置数据，数据地址为0302H开始20bit位（内容：
11101100B，10011100B，XXXX1001B）。
（未参加巡检时，该路数的开关量数据0）
主机发送的报文格式
主机发送
字节数
发送的信息
举例说明
从机地址
1
01H
发送至地址为01的从机
功能码
1
02H
读取开关量设置数据
起始地址（高）
1
03H
数据地址0302H
起始地址（低）
1
02H
单元数（高）
1
00H
20bit位20路巡检状态
单元数（低）
1
14H
CRC码
2
XXXXH
由主机计算得到CRC码
从机（TDS）响应返回的报文
从机响应
字节数
返回的信息
举例说明
从机地址
1
01H
来自从机01
功能码
1
02H
读取开关量设置数据
字节数
1
03H
数据区字节数
开关量设置数据
1
11101100B
8bit位设置数据（10~3路）
开关量设置数据
1
10011100B
8bit位设置数据（18~11路）
开关量设置数据
1
XXXX1001B
4bit位设置数据（22~19路）
CRC码
2
XXXXH
由从机计算得到CRC码
2、功能码03HEX：
读多路寄存器
例如：
从机地址01的工况数据值（仪表测量到的数据，如温度、压力等）如下表，其中第2路未参加巡检。
（未参加巡检时，该路数的工况数据为0000H）
巡检路数
数据（16进制）
01路
1784H
02路
0000H
03路
178AH
主机要读取从机地址为01，数据地址为0000H开始的3路工况数据。
主机发送的报文格式：
主机发送
字节数
发送的信息
举例说明
从机地址
1
01H
发送至地址为01的从机
功能码
1
03H
读取工况数据
起始地址（高）
1
00H
起始地址为0000H（1路）
起始地址（低）
1
00H
单元数（高）
1
00H
读取3路工况数据
单元数（低）
1
03H
CRC码
2
XXXXH
由主机计算得到CRC码
从机（TDS）响应返回的报文格式
从机响应
字节数
返回的信息
举例说明
从机地址
1
01H
来自从机01
功能码
1
03H
读取工况数据
字节数
1
06H
0000H数据（高）
1
17H
1路数据为1784H
0000H数据（低）
1
84H
0001H数据（高）
1
00H
2路数据为0000H
0001H数据（低）
1
00H
0002H数据（高）
1
17H
3路数据为178AH
0002H数据（低）
1
8AH
CRC码
2
XXXXH
由从机计算得到CRC码
3、功能码05HEX：
写开关量
数据FF00H为ON，数据0000H为OFF。
例如：
主机要设置从机地址为01的从机第9路参加巡检（数据FF00H代表ON该路参加巡检；数据0000H代表OFF该路不参加巡检）。
主机发送的报文格式
主机发送
字节数
发送的信息
举例说明
从机地址
1
01H
发送至地址为01的从机
功能码
1
05H
写开关量设置数据
数据地址（高）
1
03H
地址为0308H（第9路）
数据地址（低）
1
08H
1
FFH
写入ON，参加巡检。
1
00H
CRC码
2
XXXXH
由主机计算得到CRC码
从机（TDS）响应返回的报文格式
从机响应
字节数
返回的信息
举例说明
从机地址
1
01H
来自从机01
功能码
1
05H
写开关量设置数据
数据地址（高）
1
03H
地址为0308H（第9路）
数据地址（低）
1
08H
数据（高）
1
FFH
数据（低）
1
00H
CRC码
2
XXXXH
由从机计算得到CRC码
4、功能码06HEX：
写单路寄存器
主机利用这个功能码把单路二进制控制/报警设置数据保存到从机的数据存储器中去（寄存器）。
例如：
主机要把04B0H保存到从机第6路上上限寄存器中去（从机地址码为01）。
通讯数据保存结束后，TDS表内第6路上上限为04B0H：
主机发送数据地址和数据为：
数据地址
数据
0205H
04B0H
主机发送的报文格式
主机发送
字节数
发送的信息
举例说明
从机地址
1
01H
发送至从机01
功能码
1
06H
写单路寄存器
数据地址（高）
1
02H
地址为0205H（第6路上上限寄存器）
数据地址（低）
1
05H
数据（高）
1
04H
写入数据04B0H
数据（低）
1
B0H
CRC码
2
XXXXH
由主机计算得到的CRC码
从机（TDS）响应返回的报文格式
从机响应
字节数
返回的信息
举例说明
从机地址
1
01H
来自从机01
功能码
1
06H
写多路寄存器
数据地址（高）
1
02H
地址为0205H（第6路上上限寄存器）
数据地址（低）
1
05H
数据（高）
1
04H
数据（低）
1
B0H
CRC码
2
XXXXH
由从机计算得到的CRC码
5、功能码10HEX：
写多路寄存器
主机利用这个功能码把多路二进制控制/报警设置数据保存到从机的数据存储器中去（寄存器）。
例如：
主机要把04B0H，保存到从机第1路上限寄存器中去；1388H保存到从机第2路上限寄存器中去（从机地址码为01）。
通讯数据保存结束后，TDS表内第1路上限为04B0H；、第2路上限为1388H：
主机发送数据地址和数据为
数据地址
数据
0100H
04B0H
0101H
1388H
主机发送的报文格式
主机发送
字节数
发送的信息
举例说明
从机地址
1
01H
发送至从机01
功能码
1
10H
写多路寄存器
起始地址（高）
1
01H
地址为0100H（第1路开始）
起始地址（低）
1
00H
单元数（高）
1
00H
2路设定数据
单元数（低）
1
02H
字节数
1
04H
保存数据1（高）
1
04H
写入数据为04B0H
保存数据1（低）
1
B0H
保存数据2（高）
1
13H
写入数据为1388H
保存数据2（低）
1
88H
CRC码
2
XXXXH
由主机计算得到的CRC码
从机（TDS）响应返回的报文格式
从机响应
字节数
返回的信息
举例说明
从机地址
1
01H
来自从机01
功能码
1
10H
写多路寄存器
起始地址（高）
1
01H
地址为0100H（第1路开始）
起始地址（低）
1
00H
单元数（高）
1
00H
保存2路设定数据
单元数（低）
1
02H
CRC码
2
XXXXH
由从机计算得到的CRC码
四、错误校验码（CRC校验）
主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否正确。
由于电子噪声或一些其它干扰，信息在传输过程中有时会发生错误，错误校验码（CRC）可以检验主机或从机在通讯数据传送过程中的信息是否有误，错误的数据可以放弃（无论是发送还是接收），这样增加了系统的安全和效率。
MODBUS通讯协议的CRC（冗余循环码）包含2个字节，即16位二进制数。
CRC码由发送设备（主机）计算，放置于发送信息帧的尾部。
接收信息的设备（从机）再重新计算接收到信息的CRC，比较计算得到的CRC是否与接收到的相符，如果两者不相符，则表明出错。
在进行CRC计算时只用8个数据位，起始位、停止位和奇偶校验位都不参与CRC计算。
CRC码的计算方法
1、预置1个16位的寄存器为十六进制FFFF（即全为1）；称此寄存器为CRC寄存器；
2、把第一个8位二进制数据（既通讯信息帧的第一个字节）与16位的CRC寄存器的低8位相异或，把结果放于CRC寄存器；
3、把CRC寄存器的内容右移一位（朝低位）用0填补最高位，并检查最低位（LSB位被提取出来检测）；如果最低位为1：
移位后CRC寄存器与多项式A001（1010000000000001）进行异或；如果最低位为0：
不作处理；
4、重复步骤3，直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；
5、重复步骤2到步骤5，进行通讯信息帧下一个字节的处理；
6、最后得到的CRC寄存器内容即为：
CRC码。
注意：
报文中的CRC码低八位（低字节）在前，高八位（高字节）在后。
Pascal高级语言直接计算CRC码举例如下：
//输入参数:
Cauarray计算的报文字节数组，Count字节数，函数返回CRC码。
FunctionCauCRC（CauArray:
arrayofbyte;Count:
byte）:
word;
varTempCRC:
Word;//存放CRC计算的临时变量。
CRC:
Word;//存放CRC码。
RCRC:
Word;//判定最低位为1的临时变量。
i,j:
Word;
begin
CRC:
=$FFFF;
fori:
=0toCount-1do
begin
TempCRC:
=（CRCand$00FF）xorCauArray[i];
TempCRC:
=TempCRCor（CRCand$FF00）;
forj:
=1to8do
begin
RCRC:
=TempCRCand$0001;
TempCRC:
=TempCRCand$FFFE;
TempCRC:
=TempCRCshr1;
ifRCRC=1thenTempCRC:
=TempCRCxor$A001;
end;
CRC:
=TempCRC;
end;
Result:
=CRC;
end;
五、通讯错误信息及数据的处理
当从机检测到除了CRC码出错以外的错误时，必须向主机回送信息，功能码的最高位置为1，即从机返送给主机的功能码是在主机发送的功能码的基础上加128。
以下的这些代码表明有意外的错误发生。
从机（TDS）接收到的信息如有CRC错误，则将被从机忽略，不返回信息。
从机（TDS）返送的错误码的格式如下（共5个字节）：
地址码：
1字节
功能码：
1字节（最高位为1，例：
03H功能码变为83H）
错误码：
1字节
CRC码：
2字节
从机（TDS）响应回送如下错误码：
81：
非法的数据地址。
指定的数据地址超出从机“数据地址表”的范围或不在从机“数据地址表”的范围。
82：
非法的数据值。
接收到主机发送的数据值超出从机“数据地址表”相应数据地址的数据可改范围。
如从机（TDS）01正确收到主机报文，但数据地址不在其“数据地址表”范围。
则从机响应返回的数据地址出错报文。
从机响应
字节数
返回的信息
举例说明
从机地址
1
01H
来自从机01
功能码
1
83H
读多路寄存器错误
错误码
1
81H
非法的数据地址
CRC码
2
XXXXH
由从机计算得到的CRC码
开关量控制/报警状态（只读）
0400H~043FH
0400H~043FH共64bit分别代表64路断阻报警状态。
每8个单元组成1字节，每8个字节为一组，第1字节最末位代表第1路控制/报警状态，第8字节最高位代表第64路控制/报警状态。
数据类型
单元地址
说明
开关量控制/报警状态（只读）
0440H~047FH
0440H~047FH共64bit分别代表上限/下限控制/报警状态。
每8个单元组成1字节，每8个字节为一组，第1字节最末位代表第1路控制/报警状态，第8字节最高位代表第64路控制/报警状态。
0480H~04BFH
0480H~04BFH共64bit分别代表上上限/上限控制/报警状态。
每8个单元组成1字节，每8个字节为一组，第1字节最末位代表第1路控制/报警状态，第8字节最高位代表第64路控制/报警状态。
说明：
1、工况数据就是指仪表测量到的数据，如温度、压力等
2、附加功能也可以通过具体的仪表参数或设置参数获得，具体请看仪表说明书。
输入信号为热电阻的（cu50、Pt100），小数点固定在十位。
3、开关量为位地址单元，一个地址存放一位（bit）。
4、本表数据地址为TDS-6400巡检控制仪的数据地址，实际应根据相应仪表的路数缩减数据地址。
如：
TDS-1600十六路巡检巡检控制仪工况数据地址只从0000H~000FH，如果“巡检总路数”（仪表设置参数）设为14，那么工况数据地址只从0000H~000DH。
如果读取的数据地址范围超过，则回送错误码：
81－非法的数据地址。
5、如果现场使用的仪表路数小于“最大巡检路数”，而上位机按读取“最大巡检路数”的数据寄存器发送数据报文，这时必须保持“巡检总路数”（仪表设置参数）为“最大巡检路数”，然后使用“消隐路数”（仪表设置参数）去掉不要的巡检路。
如：
TDS-163377M只需要前14路，必须保持“巡检总路数”（仪表设置参数）为16路，然后将15、16路“消隐”（仪表设置参数），具体操作请参看仪表说明书。
6、对于消隐的路，也就是不参加巡检的路（仪表可设定），该路回送工况数据值为0.0。
7、对于上限、上上限控制方式：
0100H~013FH为上限寄存器，0200H~023FH为上上限寄存器。
对于下限、上限控制方式：
0100H~013FH为下限寄存器，0200H~023FH为上限寄存器
附录6：
TDS－3300智能数字温度控制仪数据地址表
寄存器地址
数据类型
单元地址
说明
工况数据（只读）
0000H
温度
分辨率由具体仪表设定确定
0001H
温度max
附加功能（只读）
0002H
单元前字节低4位代表控制/报警方式：
0000单显示
0001下限报警
0010上限报警
0011下下限/下限报警
0100下限/上限报警
0101上限/上上限报警
前字节高4位代表工况数据类型：
0000Cu50（-50.0~150.0）
0001Pt100（-50.0~150.0）
0010
Cu50/Pt100通用（-30.0~130.0）
0011Pt100（-100.0~300.0）
0100Pt100（-200~600）
单元后字节低4位代表工况数据小数点位置：
0000无小数点
0001小数点在十位
0010小数点在百位
0011小数点在千位
设定数据寄存器（可改）
0100H
第一控制/报警
单报警或前报警设定
0101H
第二控制/报警
后报警设定
开关量地址
数据类型
单元地址
说明
开关量控制/报警状态（只读）
0300~0302H
从0300H到0302H每个单元为1bit，共3bit（单元）。
0300H第一控制/报警状态
0301H第二控制/报警状态
0302H工况输入断阻
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