基于PLC的Modbus协议的实现

[导读] 　　Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，是针对PLC设备设计的基于串行总线的主从模式的应用层总线设备协议。ModbusTCP是封装在TCP包内的Modbus协议，虽然有一些变化，但

　　Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，是针对PLC设备设计的基于串行总线的主从模式的应用层总线设备协议。ModbusTCP是封装在TCP包内的Modbus协议，虽然有一些变化，但是根本上还是主从模式。

　　随着嵌入式技术的发展，国内很多系统的控制和采集单元部分为公司自主研发，一般建议这些公司的串行通讯协议采用Modbus协议，很多用户在modbus协议存在着理解错误，现在分析如下：

　　一、modbus的保持和输入寄存器是以word（16bit）为单位的。

　　比如4****（保持寄存器/输出寄存器）和3****（输入寄存器）是以字为单位的。所以，如果读40001寄存器开始的一个16位的无符号数，那么返回2个Byte，并可以从40002开始读下一个16位的无符号数。

　　但是，如果读40001寄存器开始的一个32位浮点数，那么，返回4个Byte，而且，下一个32位浮点数必须从40003开始。

　　常见问题：

　　1）、将40001定义为一个Byte的数据；

　　2）、将40001定义为32位浮点数，40002为下一个32位浮点数。

　　二、寄存器最小地址为1，而报文起始地址为0。

　　在数据报文中,所有的modbus地址都是从0开始的。也就是首次出现的数据项在报文中的地址为0。比如：

　　1.在控制器中，“线圈1”在Modbus报文的地址域中的地址为00 00。

　　2.线圈127的十六进制报文地址为007E hex（十进制的126）

　　3.保持寄存器40001的报文地址为00 00。因为报文功能码明确要操作“保持寄存器”，所以，协议就以“4XXXX”代表这个寄存器。

　　4.保持寄存器40108的报文地址为006B hex (十进制107）

　　总之，Modbus地址一般指4****（保持寄存器/输出寄存器）和3****（输入寄存器），这时应用层面的：

　　比如设备说明书可以简要说明设备支持Modbus RTU标准协议，并详细描述其地址对应关系为：40001 -- 模拟量采集通道1，16位有符号数，.....。比如组态软件的地址设置，一般为输出寄存器，从地址1开始，连续多少个。或者指明400001：16位有符号数。但是，在数据报文层面，寄存器起始地址从0开始。

　　数据报文包括：设备地址+功能码+起始地址+寄存器个数+校验位。其中，起始地址是从0开始的。

　　举例说明：从设备17读40001开始的2个寄存器数据的报文

　　设备地址功能码起始地址寄存器个数校验

　　　11 03 00 00 00 02 --

　　常见问题：

　　1、使用和定义40000地址；

　　2、分析报文时，直接将报文起始地址当作应用层寄存器地址。

　　3、Modbus的写寄存器命令的不同。

　　常用Modbus寄存器有：线圈（Coil）、输入（Input）、保持寄存器（Holding Registers）和输入寄存器（Input Registers）。

　　从Modbus设备角度看，输入是上位机采集Modbus设备的信息，也就是这些寄存器是只读的，所以，Modbus协议没有写输入（Input）和输入寄存器（Input Registers）的命令。

　　线圈（Coil）是状态量，对应Modbus设备的开关量输出（DO），保持寄存器（Holding Registers）是模拟量，对应Modbus设备模拟量输出（AO），这些寄存器需要Modbus设备的上位机进行设置，也就是为可以写的寄存器。

　　在Modicon_Modbus协议协议中，写线圈（Coil）和保持寄存器（Holding Registers）都有两种写命令：