MODBUS通信协议.docx
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MODBUS通信协议
MODBU通信协议
HZRHZC系列产品采用RS485RS232CANEtherNet（TCPIF）等通信方式与当地监控系统或上一级调度自动化系统连接。
MODBU是应用层协议，可基
于上述通信媒介进行系统互连。
MODBU采用直接内存访问的模式，其基本协议定义了内存访问的具体细节，各应用程序或系统互连时只须提供内存地址表即可。
一、HZRHZC系列产品支持的MODBU命令
1、连续读n个字（功能码03H）
下行：
设备地址（BYTE：
01H-FFH
功能码（BYTE）：
03H
起始地址（WORD0000H〜FFFFH
读的字数（WORD0001H〜007DH
校验码（WORD以上所有字节的CRC16校验和
上行：
设备地址（BYTE）01H〜FFH
功能码（BYTE）03H
数据长度（BYTE）01H〜FAH
数据内容（BYTE）读到的具体数据
数据内容（BYTE）读到的具体数据
。
。
。
数据内容（BYTE）读到的具体数据
校验码（WORD以上所有字节的CRC16校验和
2、写1个字（功能码06H）
下行
设备地址（BYTE）01H〜FFH
功能码（BYTE）06H
起始地址（WOR）D0000H〜FFFFH
写入数据（WOR）D0001H〜FFFFH
校验码（WORD以上所有字节的CRC16校验和
上行
设备地址（BYTE）01H〜FFH
功能码（BYTE）06H
起始地址（WOR）D0000H〜FFFFH
写入数据（WOR）D0001H〜FFFFH
校验码（WORD以上所有字节的CRC16校验和
3、连续写n个字（功能码10H）
下行：
设备地址（BYTE：
01H-FFH功能码（BYTE）：
10H
起始地址（WORD0000H〜FFFFH
写的字数（WORD0001H〜007DH
数据长度（BYTE）：
01H〜FAH
数据内容（BYTE：
写入的具体数据
数据内容（BYTE：
写入的具体数据
。
。
。
数据内容（BYTE：
写入的具体数据校验码（WORD以上所有字节的CRC16校验和上行：
设备地址（BYTE）：
01H〜FFH
功能码（BYTE）：
10H
起始地址（WOR）D：
0000H〜FFFFH写的字数（WOR）D：
0001H〜007DH
校验码（WORD以上所有字节的CRC16校验和
CRC计算例程:
unsignedshortCalculateCRC（unsignedshort*pData,unsignedshortwLength）
{
unsignedshortwCRC;wCRC=0xffff;
while（wLength--）wCRC=（wCRC»8Fc_wTableCRC[（wCRCA*pData++）&0x00ff];
returnwCRC;
}
unsignedshortc_wTableCRC[256]=
{
0x0000,0xc0c1,0xc181,0x0140,0xc301,0x03c0,0x0280,0xc241,
0xc601,0x06c0,0x0780,0xc741,0x0500,0xc5c1,0xc481,0x0440,
0xcc01,0x0cc0,0x0d80,0xcd41,0x0f00,0xcfc1,0xce81,0x0e40,
0x0a00,0xcac1,0xcb81,0x0b40,0xc901,0x09c0,0x0880,0xc841,
0xd801,0x18c0,0x1980,0xd941,0x1b00,0xdbc1,0xda81,0x1a40,
0x1e00,0xdec1,0xdf81,0x1f40,0xdd01,0x1dc0,0x1c80,0xdc41,
0x1400,0xd4c1,0xd581,0x1540,0xd701,0x17c0,0x1680,0xd641,
0xd201,0x12c0,0x1380,0xd341,0x1100,0xd1c1,0xd081,0x1040,
0xf001,0x30c0,0x3180,0xf141,0x3300,0xf3c1,0xf281,0x3240,
0x3600,0xf6c1,0xf781,0x3740,0xf501,0x35c0,0x3480,0xf441,
0x3c00,0xfcc1,0xfd81,0x3d40,0xff01,0x3fc0,0x3e80,0xfe41,
0xfa01,0x3ac0,0x3b80,0xfb41,0x3900,0xf9c1,0xf881,0x3840,
0x2800,0xe8c1,0xe981,0x2940,0xeb01,0x2bc0,0x2a80,0xea41,
0xee01,0x2ec0,0x2f80,0xef41,0x2d00,0xedc1,0xec81,0x2c40,
0xe401,0x24c0,0x2580,0xe541,0x2700,0xe7c1,0xe681,0x2640,
0x2200,0xe2c1,0xe381,0x2340,0xe101,0x21c0,0x2080,0xe041,
0xa001,0x60c0,0x6180,0xa141,0x6300,0xa3c1,0xa281,0x6240,
0x6600,0xa6c1,0xa781,0x6740,0xa501,0x65c0,0x6480,0xa441,
0x6c00,0xacc1,0xad81,0x6d40,0xaf01,0x6fc0,0x6e80,0xae41,
0xaa01,0x6ac0,0x6b80,0xab41,0x6900,0xa9c1,0xa881,0x6840,
0x7800,0xb8c1,0xb981,0x7940,0xbb01,0x7bc0,0x7a80,0xba41,
0xbe01,0x7ec0,0x7f80,0xbf41,0x7d00,0xbdc1,0xbc81,0x7c40,
0xb401,0x74c0,0x7580,0xb541,0x7700,0xb7c1,0xb681,0x7640,
0x7200,0xb2c1,0xb381,0x7340,0xb101,0x71c0,0x7080,0xb041,
0x5000,0x90c1,0x9181,0x5140,0x9301,0x53c0,0x5280,0x9241,
0x9601,0x56c0,0x5780,0x9741,0x5500,0x95c1,0x9481,0x5440,
0x9c01,0x5cc0,0x5d80,0x9d41,0x5f00,0x9fc1,0x9e81,0x5e40,
0x5a00,0x9ac1,0x9b81,0x5b40,0x9901,0x59c0,0x5880,0x9841,
0x8801,0x48c0,0x4980,0x8941,0x4b00,0x8bc1,0x8a81,0x4a40,
0x4e00,0x8ec1,0x8f81,0x4f40,0x8d01,0x4dc0,0x4c80,0x8c41,
0x4400,0x84c1,0x8581,0x4540,0x8701,0x47c0,0x4680,0x8641,
0x8201,0x42c0,0x4380,0x8341,0x4100,0x81c1,0x8081,0x4040｝；
11位的字
通讯数据的类型及格式说明:
信息传输为异步方式，并以字节为单位。
在主站和从站之间传递的通讯信息是格式：
字格式（串行数据）
11位二进制
起始位
1位
数据位
8位
奇偶校验位
1位：
有奇偶校验位/无：
无奇偶校验位
停止位
1位：
有奇偶校验位/2位：
无奇偶校验位
•通讯数据（信息帧）格式
地址码
功能码
数据区
错误校检
1字节
1字节
N字节
16位CR（码（冗余循环码）
数据格式:
数据长度:
★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PDM
、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，符合相应地址码的从机接收通讯命令，并根据功能码及相关要求读取信息，如果CRC校验无误，则执行相应的任务,
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。
1.1地址码:
地址码是每次通讯信息帧的第一字节（8位），从1到255。
这个字节表明由用户设置地
址的从机将接收由主机发送来的信息。
每个从机都必须有唯一的地址码，并且只有符合地址
码的从机才能响应回送信息。
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。
相应的
地址码表明该信息来自于何处。
1.2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1到127。
PDM
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。
作为从机响应，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。
表8.1MODBUS部分功能码
功能码
定义
操作（二进制）
02
读开关量输入
读取一路或多路开关量状态输入数据
01
读开关量输出
读取一路或多路开关量输出状态数据
03
读寄存器数据
读取一个或多个寄存器的数据
05
写开关量输出
控制一路继电器“合/分”输出
06
写单路寄存器
把一组二进制数据写入单个寄存器
10
写多路寄存器
把多组二进制数据写入多个寄存器
1.3数据区：
数据区包括需要由从机返送何种信息或执行什么动作。
这些信息可以是数据（如:
开关
量输入/输出、模拟量输入/输出、寄存器等等）、参考地址等。
例如，主机通过功能码03
告诉从机返回寄存器的值（包含要读取寄存器的起始地址及读取寄存器的长度），则返回的
数据包括寄存器的数据长度及数据内容。
对于不同的从机，地址和数据信息都不相同（应给
出通讯信息表）。
二、MODBU功能码简介
2.1功能码“02”：
读1路或多路开关量状态输入
例如：
主机要读取地址为01,开关量DI1—DI4的输入状态。
从机（PDM数据寄存器的地址和数据为：
起始位地址
DI寄存器数据（16进制）
备注
0000
0B
DI1/DI2/DI4状态为“1”，DI3状态为“0”
主机发送的报文格式:
主机发送
字节数
发送的信息
备注
从机地址
1
01
发送至地址为01的从机
功能码
1
02
读开关量输入状态
起始BIT位
2
0000
起始BIT位地址为0000
读数据长度
2
0004
读取4路开关量输入状态位
CRC码
2
79C9
由主机计算得到CRC码
从机（PDM响应返回的报文格式:
从机响应
字节数
返回的信息
备注
从机地址
1
01
来自从机01
功能码
1
02
读开关量输入状态
数据长度
1
01
1个字节（8个BIT位）
DI状态数据
1
0B
DI寄存器内容
CRC码
2
E04F
由从机计算得到CRC码
22功能码“01”：
读1路或多路开关量输出状态
例如：
主机要读取地址为01,开关量DO1,DO2的输出状态。
从机（PDM数据寄存器的地址和数据为：
起始位地址
DO寄存器数据（16进制）
备注
0000
02
DO2输出状态为“1”，DO1输出状态为“0”
主机发送的报文格式:
主机发送
字节数
发送的信息
备注
从机地址
1
01
发送至地址为01的从机
功能码
1
01
读开关量输出状态
起始BIT位
2
0000
起始BIT位地址为0000
读数据长度
2
0002
读取2路继电器输出状态位
CRC码
2
BDCB
由主机计算得到CRC码
从机（PDM响应返回的报文格式:
从机响应
字节数
返回的信息
备注
从机地址
1
01
来自从机01
功能码
1
01
读开关量输出状态
数据长度
1
01
1个字节（8个BIT位）
DO状态数据
1
02
DO寄存器内容
CRC码
2
D049
由从机计算得到CRC码
2.3功能码“03”：
读多路寄存器输入
例如：
主机要读取地址为01,起始地址为0116的3个从机寄存器数据。
从机（PDM数据寄存器的地址和数据为：
寄存器地址
寄存器数据（16进制）］
对应PDM电量
0116
1784
UA
0117
1780
UB
0118
178A
UC
主机发送的报文格式:
主机发送
字节数
发送的信息
备注
从机地址
1
01
发送至地址为01的从机
功能码
1
03
读取寄存器
起始地址
2
0116
起始地址为0116
数据长度
3
0003
读取3个寄存器（共6个字节）
CRC码
2
E5F3
由主机计算得到CRC码
从机（PDM）响应返回的报文格式:
从机响应
字节数
返回的信息
备注
从机地址
1
01
来自从机01
功能码
1
03
读取寄存器
读取字
1
06
3个寄存器共6个字节
寄存器数据1
2
1784
地址为0116内存的内容
寄存器数据2
2
1780
地址为0117内存的内容
寄存器数据3
2
178A
地址为0118内存的内容
CRC码
2
5847
由从机计算得到CRC码
2.4功能码“05”:
写1路开关量输出（“遥控”）
例1:
开关量输出点DO1,其当前状态为“分”，主机要控制该路继电器“合”
控制命令为：
“FF00”为控制继电器“合”；
“0000”为控制继电器“分”；
主机发送的报文格式：
主机发送
字节数
发送的信息
备注
从机地址
1
01
发送至地址为01的从机
功能码
1
05
写开关量输出状态
输出BIT位
2
0000
对应输出继电器BIT位（DO1
控制命令
2
FF00
控制该路继电器输出为“合”状态位丁
CRC码
2
8C3A
由主机计算得到CRC码
从机（PDM响应返回的报文格式：
与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。
例2:
开关量输出点DO2其当前状态为“合”，主机要控制该路继电器“分”
主机发送的报文格式：
主机发送
字节数
发送的信息
备注
从机地址
1
01
发送至地址为01的从机
功能码
1
05
写开关量输出状态
输出BIT位
2
0001
对应输出继电器BIT位（DO2
控制命令
2
0000
控制该路继电器输出为“合”状态位—
CRC码
2
9C0A
由主机计算得到CRC码
从机（PDM响应返回的报文格式：
与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。
2.5功能码“06”:
写单路寄存器
例如：
主机要把数据07D0,保存到地址为002C的从机寄存器中去（从机地址码为01）。
通讯数据保存结束后，地址为002C的PDM表原存储信息为：
地址
原来存储数据（16进制）
002C
04B0
主机发送的报文格式:
主机发送
字节数
发送的信息
举例
从机地址
1
01
发送至地址为01的从机
功能码
1
06
写单路寄存器
起始地址
2
002C
要写入的寄存器地址
写入数据
2
07D0
对应的新数据
CRC码
2
4BAF
由主机计算得到的CRC码
从机（PDM）响应返回的报文格式：
与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。
2.6功能码“10”：
写多路寄存器
主机利用这个功能码把多个数据保存到PDM表的数据存储器中去。
Modbus通讯规约中
的寄存器指的是16位（即2字节），并且高位在前。
这样PDM勺存储器都是二个字节。
由于Modbus通讯规约允许每次最多保存60个寄存器，因此PDM一次也最多允许保存60个数据
寄存器。
例如：
主机要把0064,0010保存到地址为002C,002D的从机寄存器中去（从机地址码为01）。
通讯数据保存结束后，地址为002C/002D的PDM表内存储信息为：
地址
原来存储数据（16进制）
002C
04B0
002D
1388
主机发送的报文格式:
主机发送
字节数
发送信息
举例
从机地址
1
01
:
发送至从机01
功能码
1
10
写多路寄存器
起始地址
2
002C
要写入的寄存器的起始地址
保存数据字长度
2
0002
保存数据的字长度（共2字）
保存数据字节长
1
04
保存数据的字节长度（共4字节）
保存数据1
2
04B0
数据地址002C
保存数据2
2
1388
数据地址002D
CRC码
2
FC63
由主机计算得到的CRC码
从机（PDM响应返回的报文格式:
从机响应
字节数
字节数
举例
从机地址
1
01
来自从机01
功能码
1
10
写多路寄存器
起始地址
2
002C
起始地址为002C
保存数据字长度
2
0002
:
保存2个字长度的数据
CRC码
2
8001
由从机计算得到的CRC码
三、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。
MODBU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，起始位及停止位，如有奇偶校验位也包括奇偶校验位，都不参与CRC计算。
•CRC码的计算方法是：
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，并检查右移后的移出位；
4.如果移出位为0:
重复第3步（再次右移一位）；
如果移出位为1:
CRC寄存器与多项式A001（1010000000000001）进行异或；
5•重复步骤3和4,直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；
6.重复步骤2到步骤5,进行通讯信息帧下一个字节的处理；
7•将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的16位CRC寄存器的高、低
字节进行交换；
8.最后得到的CRC寄存器内容即为：
CRC码。
四、通讯错误信息及数据的处理：
当PDM表检测到除了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。
PDM从主机接收到的信息如有CRC错误，则将被PDM表忽略。
PDM返送的错误码的格式如下（CRC码除外）：
地址码：
1字节
功能码：
1字节（最高位为1）
错误码：
1字节
CRC码：
2字节。
PDM响应回送如下错误码：
81.非法的功能码。
接收到的功能码PDM表不支持。
82．非法的数据位置。
指定的数据位置超出PDM俵的范围。
83．非法的数据值。
接收到主机发送的数据值超出PDM相应地址的数据范围。
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