Modbus及Modbus_TCP协议讲解.pdf

上海电力学院

《嵌入式计算机系统》

Modbus及Modbus/TCP协议讲解

李辉
电力与自动化工程学院
E-mail:[e-mail]
Modbus及Modbus/TCP协议讲解

¾概述
¾Modbus应用协议规范
¾Modbus协议在串行链路上的实现
¾Modbus协议在TCP/IP上的实现

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概述

¾1979年Modicon公司(现Schneider的一部分)提
出的Modbus
¾Modbus最初作为工业串行链路的事实标准
¾1997年Schneider电气在TCP/IP上实现Modbus协议

¾2004年Modbus作为我国国家标准

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Modbus技术规范组成

‹Modbus应用协议规范
‹Modbus协议在串行链路上的实现指南
‹Modbus协议在TCP/IP上的实现指南

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Modbus技术规范的关系

Modbus
Modbus协议
应用协议
在TCP/IP上
规范
Modbus应用层的实现指南

在TCP/IP上的Modbus映射

TCP/IP
IETFRFC793
Modbus协议
在串行链路IP
上的实现指IETFRFC791
南
EthernetII/802.3
串行链路主站/从站IEEE802.2

TIA/EIA-232-FTIA/EIA-485-A以太网物理层

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Modbus应用协议规范

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Modbus通信栈

Modbus应用层

基于TCP的Modbus

TCP

IP

其它MODBUS+/HDLC主站/从站EthernetII/802.3
EIA/TIA-232或以太网
其它物理层
EIA/TIA-485物理层

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Modbus应用协议

‹Modbus是一种简单客户机/服务器(主站/从站)应用协议
‹客户机(主站)能够向服务器发送请求
‹服务器(从站)分析请求，处理请求，向客户机发送应答

Modbus请求(例：地址100开始读20个字)

网络

客户机(主站)服务器(从站)

Modbus响应(例：地址100至119的20个字的值)

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通用Modbus帧结构－－协议数据单元(PDU)

Modbus是一个可选择部分使用的协议
‹服务器可执行部分Modbus协议
Modbus由公共功能码和用户定义的功能码组成
Modbus应用协议使用功能码列表读或写数据，或者在远程服
务器上进行远程处理
‹读/写寄存器列表，读/写比特列表
‹诊断，标识

ADU
附加地址功能码数据差错校验

PDU

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Modbus事务处理(无差错)

‹当服务器对客户机响应时，它使用功能码域来指示
正常（无差错）
‹响应或者出现某种差错（称为异常响应）
‹对于一个正常响应来说，服务器仅复制原始功能码

客户机(主站)服务器(从站)

启动请求

功能码数据请求
执行操作
启动响应

功能码数据响应
接收响应

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Modbus事务处理(异常响应)

‹对于异常响应，服务器将原始功能码的最高有效位
设置逻辑1后返回
‹异常码指示差错类型

客户机(主站)服务器(从站)

启动请求

功能码数据请求
在操作中检测差错
启动差错

异常功能码异常码
接收响应

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ModbusPDU长度

‹Modbus最初在串行链路上的实现（最大RS485ADU
=256字节），限制了ModbusPD的长度。
‹因此，对串行链路通信来说，
ModbusPDU=256-服务器地址(1字节)-
CRC(2字节)=253字节
从而：
‹RS232/RS485ADU=253字节+服务器地址(1字
节)+CRC(2字节)=256字节
‹TCPModbusADU=253字节+MBAP(7字节)=
260字节

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Modbus数据模型

‹Modbus的数据模型是以一组具有不同特征的表为
基础建立的。
‹四个基本表为：

基本表对象类型访问类型注释
离散量输入位只读I/O系统可提供这种类型数据
线圈位读写通过应用程序可改变这种类型数据
输入寄存器16位只读I/O系统可