文档介绍：ModBus-Modbus 协议

摘要：工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络时代，工业控
制器连网也为网络管理提供了方便。Modbus 就是工业控制器的网络协议中的一种。

关键词：Modbus 协议；串行通信；LRC 校验；CRC 校验；RS-232C

一、Modbus 协议简介

Modbus 协议是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。有了它，
不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。
它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测
错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。

当在一 Modbus 网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按
地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus
协议发出。在其它网络上，包含了 Modbus 协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。
这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。

1、在 Modbus 网络上转输

标准的 Modbus 口是使用一 RS-232C 兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、
传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由 Modem 组网。

控制器通信使用主—从技术，即仅一设备（主设备）能初始化传输（查询）。其它设备（从
设备）根据主设备查询提供的数据作出相应反应。典型的主设备：主机和可编程仪表。典型
的从设备：可编程控制器。

主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设备返
回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。Modbus 协议建立了主设
备查询的格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。

从设备回应消息也由 Modbus 协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错
误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一
错误消息并把它作为回应发送出去。

2、在其它类型网络上转输
在其它网络上，控制器使用对等技术通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。这样
在单独的通信过程中，控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部通道可允许
同时发生的传输进程。

在消息位，Modbus 协议仍提供了主—从原则，尽管网络通信方法是“对等”。如果一控制
器发送一消息，它只是作为主设备，并期望从从设备得到回应。同样，当控制器接收到一消
息，它将建立一从设备回应格式并返回给发送的控制器。

3、查询—回应周期

（1）查询

查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功
能的任何附加信息。例如功能代码 03 是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。数据
段必须包含要告之从设备的信息：从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错误检测域为从
设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。

（2）回应

如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。
数据段包括了从设备收集的数据：象寄存器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改
以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许
主设备确认消息内容是否可用。

二、两种传输方式

控制器能设置为两种传输模式（ASCII 或 RTU）中的任何一种在标准的 Modbus 网络通信。用
户选择想要的模式，包括串口通信参数（波特率、校验方式等），在配置每个控制器的时候，
在一个 Modbus 网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。

ASCII 模式

: 地址功能代码数据数量数据 1 ... 数据
n LRC 高字节 LRC 低字节回车换行

RTU 模式