发表于：2019/7/18 15:40:56
#0楼
从Modbus开始说现场总线（二）
Modbus作为一个应用层的协议，最初是为了实现PLC间通讯的，所以基础的协议内容相对简单，传输的数据主要分为四类：离散量（开关量）输入，离散量（开关量，线圈）输出，输入寄存器，保持寄存器。对应电力系统中的术语，分别是：遥信，遥控，遥测，遥调。实际使用中因为一个保持寄存器可以作为十六个开关量使用，而且读和写都支持，大家都习惯通过读/写保持寄存器来搞定一切。
最初的Modbus协议基于RS-232/485链路，有两种编码方式，RTU和ASCII，这也是为什么有时候看到“Modbus RTU”说法的由来，后面我们介绍的帧格式就是RTU格式，ASCII格式已经很少用了。
其实Modbus的通讯格式非常容易理解，主站给从站发送一条报文，大概相当于网友问支付宝：支付宝（从站地址），内定的锦鲤（数据类型，保持寄存器）第二名（寄存器地址）是多少（读数据，暗号03）啊（校验码）？报文格式如下（16进制）：
01 03 00 01 00 01 D5 CA
从机地址 功能码 数据地址 读取数据个数 CRC校验
支付宝回复网友： 支付宝（从站地址），这个嘛（重复读数据功能码），没有（返回数据长度，二），是0017这厮（返回数据），真没有（校验码）：
01 03 02 0017 F8 4A
从机地址 功能码 数据字节个数 两个字节数据 CRC校验
这样，Modbus主机就完成了一次对从机数据的读操作，是不是很简单？最常用的两个功能码就是上面介绍的0x03（读连续多个保持寄存器）和0x10（十进制16，写多个保持寄存器），其他的功能码，基本类似，无非是类型（离散量，寄存器，…）数量（单个，连续多个）的不同组合。当然还少不了错误处理等细节，详细内容见参考文献。
寄存器地址是从0000开始的，对应于Modicon（施耐德）PLC中的40001，如果是寄存器地址从0001开始，并直接对应寄存器地址40001，Modbus RTU协议就有了一个别名JBUS，可以理解为JBUS是Modbus的一个常用功能子集。另外有的厂商在返回数据时，数据长度不是按字节计算，而是按字计算，也无法和标准Modbus协议兼容。
把Modbus报文去掉地址和CRC校验码嵌入到以太网的数据帧中，就成了TCP-Modbus，如下图。这样串行设备（我们前面讲的断路器，多数都是通过附件成为一个串行设备）就可以很方便的接入以太网了，当然这个“嵌入”的过程，是由网关完成的。
![附件 Modbus-3.jpg]()
Modbus协议的主要内容就介绍完了，我们会发现，作为一个应用层协议，Modbus并没有定义数据的格式和含义，例如，读一个保持寄存器的值，我们得到一个16位的数，至于这个数是每一位代表一个开关量的状态，还是一个无符号整数，或者是32位浮点数的高字节或者低字节，就要靠通讯双方自行定义了。所以实现Modbus通讯的很大一部分工作就是按照双方的通讯数据表逐个处理。
Modbus作为一个应用层的协议，最初是为了实现PLC间通讯的，所以基础的协议内容相对简单，传输的数据主要分为四类：离散量（开关量）输入，离散量（开关量，线圈）输出，输入寄存器，保持寄存器。对应电力系统中的术语，分别是：遥信，遥控，遥测，遥调。实际使用中因为一个保持寄存器可以作为十六个开关量使用，而且读和写都支持，大家都习惯通过读/写保持寄存器来搞定一切。
最初的Modbus协议基于RS-232/485链路，有两种编码方式，RTU和ASCII，这也是为什么有时候看到“Modbus RTU”说法的由来，后面我们介绍的帧格式就是RTU格式，ASCII格式已经很少用了。
其实Modbus的通讯格式非常容易理解，主站给从站发送一条报文，大概相当于网友问支付宝：支付宝（从站地址），内定的锦鲤（数据类型，保持寄存器）第二名（寄存器地址）是多少（读数据，暗号03）啊（校验码）？报文格式如下（16进制）：
01 03 00 01 00 01 D5 CA
从机地址 功能码 数据地址 读取数据个数 CRC校验
支付宝回复网友： 支付宝（从站地址），这个嘛（重复读数据功能码），没有（返回数据长度，二），是0017这厮（返回数据），真没有（校验码）：
01 03 02 0017 F8 4A
从机地址 功能码 数据字节个数 两个字节数据 CRC校验
这样，Modbus主机就完成了一次对从机数据的读操作，是不是很简单？最常用的两个功能码就是上面介绍的0x03（读连续多个保持寄存器）和0x10（十进制16，写多个保持寄存器），其他的功能码，基本类似，无非是类型（离散量，寄存器，…）数量（单个，连续多个）的不同组合。当然还少不了错误处理等细节，详细内容见参考文献。
寄存器地址是从0000开始的，对应于Modicon（施耐德）PLC中的40001，如果是寄存器地址从0001开始，并直接对应寄存器地址40001，Modbus RTU协议就有了一个别名JBUS，可以理解为JBUS是Modbus的一个常用功能子集。另外有的厂商在返回数据时，数据长度不是按字节计算，而是按字计算，也无法和标准Modbus协议兼容。
把Modbus报文去掉地址和CRC校验码嵌入到以太网的数据帧中，就成了TCP-Modbus，如下图。这样串行设备（我们前面讲的断路器，多数都是通过附件成为一个串行设备）就可以很方便的接入以太网了，当然这个“嵌入”的过程，是由网关完成的。
Modbus协议的主要内容就介绍完了，我们会发现，作为一个应用层协议，Modbus并没有定义数据的格式和含义，例如，读一个保持寄存器的值，我们得到一个16位的数，至于这个数是每一位代表一个开关量的状态，还是一个无符号整数，或者是32位浮点数的高字节或者低字节，就要靠通讯双方自行定义了。所以实现Modbus通讯的很大一部分工作就是按照双方的通讯数据表逐个处理。
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