MODBUSRTU通讯规约重点讲义资料.docx

1、MODBUSRTU通讯规约重点讲义资料附录一：MODBUS_RTU通讯规约（本协议采用主从问答方式）PDM系列仪表/变送器： PDM系列仪表/变送器采用全新的设计，革命性地改变了传统电表的概念；具有多功能、高精度、数字式、可编程、结构紧凑、多画面显示的特点，它可以满足电力工业未来对电表的需求。MODBUS通讯协议：ModBus通讯规约允许PDM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。PDM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

2、监控软件（如：组态王、Intouch、FIX、synall等）就可以构成一套电力监控系统。广泛的系统集成： PDM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电力行业及工控行业作为系统集成的标准。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。在主站和从站之间传递的通讯信息是11位的字格式：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）格式数据格式：地址码功能码数据区错误校检数据长度：1字节1字节N字节16位C

3、RC码（冗余循环码） 注：1、1个字节由8位二进制数组成（既8 bit）。 2、ModBus是Modicon公司的注册商标。 3、“从机”在本文件中既为PDM。一、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0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

4、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8.1 MODBUS部分功能码功能码定 义操 作（二进制）0

5、2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

6、（应给出通讯信息表）。PDM系列仪表/变送器采用Modbus通讯规约，主机（PLC、RTU、PC机、DCS等）利用通讯命令（功能码03），可以任意读取其数据寄存器（其数据信息表详见附录）。PDM系列仪表/变送器的数据寄存器存储的电量多达几百个（如：电流、电压、功率、031次谐波分量等），并且都是16位（2字节）的二进制数据，并且高位在前；一次最多可读取寄存器数（既各种电量的数量）是50个。PDM响应的命令格式是从机地址、功能码、数据区及CRC码。数据区的数据都是两个字节，并且高位在前（电能量除外）。注：1、PDM-820AC/ACM/ACR、PDM-800AC/ACM具有“03”、“06”、“

7、10”功能码； 2、如果PDM采用MODBUS ASCII通讯协议，其通讯数据格式为；7个数据位，1个 停止位，偶校验。二、MODBUS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DI1DI4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00000BDI1/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101 发送至地址为01的从机功能码102 读开关量输入状态起始BIT位20000 起始BIT位地址为0000读数据长度20004 读取4路

8、开关量输入状态位CRC码279C9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101 来自从机01功能码102 读开关量输入状态数据长度101 1个字节（8个BIT位）DI状态数据10BDI寄存器内容CRC码2E04F 由从机计算得到CRC码2.2 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000002DO2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

9、101 发送至地址为01的从机功能码101 读开关量输出状态起始BIT位20000 起始BIT位地址为0000读数据长度20002 读取2路继电器输出状态位CRC码2BDCB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101 来自从机01功能码101 读开关量输出状态数据长度101 1个字节（8个BIT位）DO状态数据102DO寄存器内容CRC码2D049 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

10、（16进制）对应PDM电量01161784UA01171780UB0118178AUC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101 发送至地址为01的从机功能码103 读取寄存器起始地址20116 起始地址为0116数据长度30003 读取3个寄存器（共6个字节）CRC码2E5F3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101 来自从机01功能码103 读取寄存器读取字106 3个寄存器共6个字节寄存器数据121784地址为0116内存的内容寄存器数据221780地址为0117内存的内容寄存器数据32178A 地址为01

11、18内存的内容CRC码25847 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101 发送至地址为01的从机功能码105 写开关量输出状态输出BIT位20000 对应输出继电器BIT位（DO1）控制命令2FF00 控制该路继电器输出为“合”状态位CRC码28C3A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

12、。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101 发送至地址为01的从机功能码105 写开关量输出状态输出BIT位20001 对应输出继电器BIT位（DO2）控制命令20000 控制该路继电器输出为“合”状态位CRC码29C0A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

13、址原来存储数据（16进制）002C04B0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101 发送至地址为01的从机功能码106 写单路寄存器起始地址2002C 要写入的寄存器地址写入数据207D0 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的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P

14、DM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）002C04B0002D1388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101发送至从机01功能码110写多路寄存器起始地址2002C要写入的寄存器的起始地址保存数据字长度20002保存数据的字长度（共2字）保存数据字节长104保存数据的字节长度（共4字节）保存数据1204B0数据地址002C保存数据221388数据地址002DCRC码2FC63由

15、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101来自从机01功能码110写多路寄存器起始地址2002C起始地址为002C保存数据字长度20002保存2个字长度的数据CRC码28001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。MODBUS通讯协议的CRC（冗余循环码）包含2个字节，即16位二进

16、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

17、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（1010 0000 0000 0001）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

18、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表的范围。 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。 附录二：PDM-820/800AC系列通讯数据表（遥测部分） 说明：PDM-8X0AC代表PDM-820AC及PDM-800AC两种产品； 820AC系列包括AC/ACM/ACR三种产

19、品，800AC系列包括AC/ACM两种产品。常规电量寄存器地址和通讯数据表(*PDM-800AC仅有瞬时值测量功能)电量瞬时值地址平均值地址最大值地址最小值地址备 注Uan0116 H013D H0164 H018B HA相相电压Ubn0117 H013E H0165 H018C HB相相电压Ucn0118 H013F H0166 H018D HC相相电压Uab0119 H0140 H0167 H018E HAB相线电压Ubc011A H0141 H0168 H018F HBC相线电压Uca011B H0142 H0169 H0190 HCA相线电压Ia011C H0143 H016A H01

20、91 HA相电流Ib011D H0144 H016B H0192 HB相电流Ic011E H0145 H016C H0193 HC相电流In011F H0146 H016D H0194 H不平衡电流W0120 H0147 H016E H0195 H有功功率VAR0121 H0148 H016F H0196 H无功功率VA0122 H0149 H0170 H0197 H视在功率PF0123 H014A H0171 H0198 H功率因数FREQ0124 H014B H0172 H0199 H频率W A0125 H014C H0173 H019A HA相有功功率W B0126 H014D H017

21、4 H019B HB相有功功率W C0127 H014E H0175 H019C HC相有功功率VAR A0128 H014F H0176 H019D HA相无功功率VAR B0129 H0150 H0177 H019E HB相无功功率VAR C012A H0151 H0178 H019F HC相无功功率VA A012B H0152 H0179 H01A0 HA相视在功率VA B012C H0153 H017A H01A1 HB相视在功率VA C012D H0154 H017B H01A2 HC相视在功率PF A012E H0155 H017C H01A3 HA相功率因数PF B012F H0

22、156 H017D H01A4 HB相功率因数PF C0130 H0157 H017E H01A5 HC相功率因数KF Va0131 H0158 H017F H01A6 HA相电压K值KF Vb0132 H0159 H0180 H01A7 HB相电压K值KF Vc0133 H015A H0181 H01A8 HC相电压K值KF Ia0134 H015B H0182 H01A9 HA相电流K值KF Ib0135 H015C H0183 H01AA HB相电流K值KF Ic0136 H015D H0184 H01AB HC相电流K值保留0137 H015E H0185 H01AC H保留0138

23、H015F H0186 H01AD H保留0139 H0160 H0187 H01AE H电量越上限检测标志位(*除PDM-8X0AC外适用)地址字节位1514131211109876543210电压谐波分量电流谐波分量REVIMB01CA HABCABC电压电流电量01CB HANBNCNABBCCAABCNWVARVAPFFQ01CC H保留电量越下限检测标志位(*除PDM-8X0AC外适用)地址字节位1514131211109876543210电压谐波分量电流谐波分量REVIMB01CE HABCABC电压电流电量01CF HANBNCNABBCCAABCNWVARVAPFFQ01D0

24、H保留注：地址01CA H-01CF H寄存器内为上、下限标志位，位为1表示超过（上限） 或低于（下限），位为0表示没有超限。继电器1状态输出标志位(*除PDM-8X0AC外适用)地址字节位1514131211109876543210状态电压谐波分量电流谐波分量REVIMB01DA HONLKABCABC电压电流电量01DB HANBNCNABBCCAABCNWVARVAPFFQ01DC H保留继电器2状态输出标志位(*除PDM-8X0AC外适用)地址字节位1514131211109876543210状态电压谐波分量电流谐波分量REVIMB01DE HONLKABCABC电压电流电量01DF HANBNCNABBCCAABCNWVARVAPFFQ01E0 H保留注：地址01DA H-01E0 H 寄存器内为继电器1和2 的状态位，状态位ON位为1表示继电器动作，为0没有触发，状态位LK：为1 表示继电器闭锁，为0没有闭锁。其他位：为1表示相关电量值触发继电器动作，为0则没有触发继电器动作。电能量寄存器地址和通讯数据表电能量是以ASCII码的方