多年工作經驗的工程師說MODBUS通訊

前面給大家介紹了工業自動化控制系統，以及其中的IO部分，今天繼續給大家介紹串口通信部分。在工業自動化控制系統中現場最常用到的就是Modbus通信，而學習Modbus相對來說是有點難度的，因此我計劃除了本文介紹以外，還將Modbus通信國標的PDF版以及調試Modbus必須用到的兩個工具分享給大家，並錄製一段視頻給大家演示一下怎麼建立Modbus通信連接。

1、 Modbus 協議由來及國標規範

Modbus是Modicon（莫迪康現為施耐德電氣公司的一個品牌）在1979年開發的一項在ISO模型第7層的應用層報文傳輸協議。Modbus應用於電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。Modbus已經形成國家規範，主要分成三個部分：

基於Modbus協議的工業自動化網絡規範：

GB/Z19582.1 第1部分：Modbus應用協議；

GB/Z19582.2 第2部分：Modbus協議在串行鏈路上的實現指南

GB/Z19582.3 第3部分：Modbus協議在TCP/IP上的實現指南

第1部分描述了Modbus事物處理；

第2部分提供了一個有助於開發者實現串行鏈路上的Modbus應用層的參考信息；

第3部分提供了一個有助於開發者實現TCP/IP上的Modbus應用層的參考信息；

以上是深入學習Modbus的重要資料，用於提高成為行業專家，不需要太深入瞭解，只是應用，看本文即可。

2、 Modbus通信協議簡介

Modbus是主/從通信協議。主站主動發送報文, 只有與主站發送報文中呼叫地址相同的從站才向主站發送回答報文。具體數據結構見下圖。

3、 Modbus通信各個參數的設置簡介

我們經常做Modbus通信的時候都有一些術語：RS-485，波特率9600（串口通信時），站地址（設備地址），模式，數據位，停止位，奇偶校驗。瞭解這些術語，並設置匹配是通訊是否成功的關鍵。

主要通訊介質：Modbus 協議主要用於控制器之間的通信。通過此協議，兩個控制器相互之間，或控制器通過網絡和其它設備之間進行通信。其主要傳送介質有RS-232、RS-485、以太網。從現場端來說，使用最多的是RS-485。從PLC到HMI使用最多的是以太網。

波特率：波特率是指數據信號對載波的調製速率，它用單位時間內載波調製狀態改變的次數來表示。最常用的是9600。

站地址（設備地址）：Modbus是主/從通信協議。主站主動發送報文, 只有與主站發送報文中呼叫地址相同的從站才向主站發送回答報文。Modbus 協議是主從站通訊協議，用異步串行口完成通訊。理論上可接（尋址）一臺主站和至多 247 臺從站。

模式：Modbus規定了 2 種字符傳輸模式：ASCII 模式、RTU（二進制）模式；兩種傳輸模式不能混用。RTU模式比較常見。

只有Modbus的主從設備，以上參數都設置一致，才能建立起物理通訊。具體數據怎麼獲取，需要先了解Modbus存儲區以及報文發送接收規則。

4、 Modbus存儲區（數據段）存儲規則

主要定義MODBUS 涉及到的控制器（或 MODBUS 設備）存儲區。用來存放數據，在工程實踐中為了方便，工程師一般會把數據放在可讀寫的兩個區。0XXXX放開關量數據，4XXXX放浮點量數據。如果是現場設備，如閥門、泵、低壓配電櫃、UPS等485通訊設備，需要工程師根據其提供的說明書進行組態。

5、 Modbus數據報文解析

Modbus是主/從通信協議。主站主動發送報文, 只有與主站發送報文中呼叫地址相同的從站才向主站發送回答報文。具體數據結構見下圖。

（1） 讀取輸出狀態

功能碼：01H

Modbus主站詢問報文格式：

本例：讀 11H 號從站輸出線圈，起始地=0013H=19，對應地址 00020；線圈數=0025H=37；末地址=00020+37-1=00056；（本例為16進制）。因此，本詢問報文功能是：讀 17（11H）號從站輸出線圈 00020—00056，共 37 個線圈狀態；

從站應答格式：

本例：11H 號從站回答請求報文，功能碼01，字節5個；（本例為16進制）。因此，本詢問報文功能是：回答17號從站線圈狀態，CD=11001101，6B=01101011，B2=10110010，0E=00001110，1B=00011011，；因此，本回答報文功能是：回答17（11H）號從站輸出線圈 00020—00056，共 37 個線圈狀態為11001101、01101011、10110010、00001110、00011。

其他功能碼作用類似，不在此逐一解釋，附上功能碼錶，有興趣的可以自己研究一下。注意我們比較常用的功能碼就4個。

6、 總結

今天我們一起了解了一下Modbus通訊。在第一節、第二節主要簡單介紹了一下Modbus。第三節重點描述了Modbus通訊參數的設置。第四節描述了寄存器。第五節主要描述了Modbus數據報文解析的解析。如果你有一定的Modbus的基礎，這篇文章應該能幫你梳理一邊知識點。如果你沒有接觸過Modbus可能還需要我通過兩個軟件加視頻的方式帶你入門。如果你已經有一定基礎了，建議看看Modbus的國標。可以提高升華，有需要Modbus國標的朋友可以關注並私聊我。