多年工作经验的工程师说MODBUS通讯

前面给大家介绍了工业自动化控制系统，以及其中的IO部分，今天继续给大家介绍串口通信部分。在工业自动化控制系统中现场最常用到的就是Modbus通信，而学习Modbus相对来说是有点难度的，因此我计划除了本文介绍以外，还将Modbus通信国标的PDF版以及调试Modbus必须用到的两个工具分享给大家，并录制一段视频给大家演示一下怎么建立Modbus通信连接。

1、 Modbus 协议由来及国标规范

Modbus是Modicon（莫迪康现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年开发的一项在ISO模型第7层的应用层报文传输协议。Modbus应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。Modbus已经形成国家规范，主要分成三个部分：

基于Modbus协议的工业自动化网络规范：

GB/Z19582.1 第1部分：Modbus应用协议；

GB/Z19582.2 第2部分：Modbus协议在串行链路上的实现指南

GB/Z19582.3 第3部分：Modbus协议在TCP/IP上的实现指南

第1部分描述了Modbus事物处理；

第2部分提供了一个有助于开发者实现串行链路上的Modbus应用层的参考信息；

第3部分提供了一个有助于开发者实现TCP/IP上的Modbus应用层的参考信息；

以上是深入学习Modbus的重要资料，用于提高成为行业专家，不需要太深入了解，只是应用，看本文即可。

2、 Modbus通信协议简介

Modbus是主/从通信协议。主站主动发送报文, 只有与主站发送报文中呼叫地址相同的从站才向主站发送回答报文。具体数据结构见下图。

3、 Modbus通信各个参数的设置简介

我们经常做Modbus通信的时候都有一些术语：RS-485，波特率9600（串口通信时），站地址（设备地址），模式，数据位，停止位，奇偶校验。了解这些术语，并设置匹配是通讯是否成功的关键。

主要通讯介质：Modbus 协议主要用于控制器之间的通信。通过此协议，两个控制器相互之间，或控制器通过网络和其它设备之间进行通信。其主要传送介质有RS-232、RS-485、以太网。从现场端来说，使用最多的是RS-485。从PLC到HMI使用最多的是以太网。

波特率：波特率是指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示。最常用的是9600。

站地址（设备地址）：Modbus是主/从通信协议。主站主动发送报文, 只有与主站发送报文中呼叫地址相同的从站才向主站发送回答报文。Modbus 协议是主从站通讯协议，用异步串行口完成通讯。理论上可接（寻址）一台主站和至多 247 台从站。

模式：Modbus规定了 2 种字符传输模式：ASCII 模式、RTU（二进制）模式；两种传输模式不能混用。RTU模式比较常见。

只有Modbus的主从设备，以上参数都设置一致，才能建立起物理通讯。具体数据怎么获取，需要先了解Modbus存储区以及报文发送接收规则。

4、 Modbus存储区（数据段）存储规则

主要定义MODBUS 涉及到的控制器（或 MODBUS 设备）存储区。用来存放数据，在工程实践中为了方便，工程师一般会把数据放在可读写的两个区。0XXXX放开关量数据，4XXXX放浮点量数据。如果是现场设备，如阀门、泵、低压配电柜、UPS等485通讯设备，需要工程师根据其提供的说明书进行组态。

5、 Modbus数据报文解析

Modbus是主/从通信协议。主站主动发送报文, 只有与主站发送报文中呼叫地址相同的从站才向主站发送回答报文。具体数据结构见下图。

（1） 读取输出状态

功能码：01H

Modbus主站询问报文格式：

本例：读 11H 号从站输出线圈，起始地=0013H=19，对应地址 00020；线圈数=0025H=37；末地址=00020+37-1=00056；（本例为16进制）。因此，本询问报文功能是：读 17（11H）号从站输出线圈 00020—00056，共 37 个线圈状态；

从站应答格式：

本例：11H 号从站回答请求报文，功能码01，字节5个；（本例为16进制）。因此，本询问报文功能是：回答17号从站线圈状态，CD=11001101，6B=01101011，B2=10110010，0E=00001110，1B=00011011，；因此，本回答报文功能是：回答17（11H）号从站输出线圈 00020—00056，共 37 个线圈状态为11001101、01101011、10110010、00001110、00011。

其他功能码作用类似，不在此逐一解释，附上功能码表，有兴趣的可以自己研究一下。注意我们比较常用的功能码就4个。

6、 总结

今天我们一起了解了一下Modbus通讯。在第一节、第二节主要简单介绍了一下Modbus。第三节重点描述了Modbus通讯参数的设置。第四节描述了寄存器。第五节主要描述了Modbus数据报文解析的解析。如果你有一定的Modbus的基础，这篇文章应该能帮你梳理一边知识点。如果你没有接触过Modbus可能还需要我通过两个软件加视频的方式带你入门。如果你已经有一定基础了，建议看看Modbus的国标。可以提高升华，有需要Modbus国标的朋友可以关注并私聊我。