经过整理的Modbus通讯协议详解（一）

经过整理的Modbus通讯协议详解（⼀）

Modbus通讯协议简介

Modbus协议

Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德⾃动化(Schneider Automation)部门的⼀部分，现在

Modbus已经是⼯业领域全球最流⾏的协议。此协议⽀持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太⽹设备。许多⼯业设备，包括

PLC，DCS，智能仪表等都在使⽤Modbus协议作为他们之间的通讯标准。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。

当在⽹络上通信时，Modbus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，控制器将⽣成应答并使⽤Modbu杞人忧天 s协议发送给询问⽅。

Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使⽤的消息结构，⽽不管它们是经过何种⽹

络进⾏通信的。标准的Modicon控制器使⽤RS232C实现串⾏的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令

和就答的⽅式，数据通讯采⽤Mar/Slave⽅式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以

响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。

Modbus协议需要对数据进⾏校验，串⾏协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采⽤LRC校验，RTU模式采⽤16位CRC校验，但TCP模式没

有额外规定校验，因为TCP协议是⼀个⾯向连接的可靠协议。另外，Modbus采⽤主从⽅式定时收发数据，在实际使⽤中如果某Slave站点

断开后（如故障或关机），Master端可古代战争 以诊断出来，⽽当故障修复后，⽹络⼜可⾃动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。

Modbus的传输层

1、 Modbus⽹络上转输

在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。

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）活泼英文 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。推销词

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南极寿星 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。

2、 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。innocence歌词 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。

通讯传送⽅式：

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。

通讯传送分为独⽴的信息头，和发送的编码数据。以下的通讯传送⽅式定义也与MODBUS RTU通讯规约相兼容：

编 码

8位⼆进制

起始位

1位

数据位

8位

奇偶校验位

1位（偶校验位）

停⽌位

1位

错误校检

CR歇后语大全搞笑 C（冗余循环码）

信息帧结构

当办公室主任 通讯命令发送⾄仪器时，符合相应地址码的设备接通讯命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执⾏相应的任务；然后把执⾏

结果返送给发送者。返送的信息中包括地址码、执⾏动作的功能码、执⾏动作后结果的数据以及错误校验码。如果出错就不发送任何信息。

地址码

功能码

数据区

错误校验码

8位

8位

N 8位

16位

初始结构 = ≥4字节的时间

地址码 = 1 字节

功能码 = 1 字节

数据区 = N 字节

错误校检 = 16位CRC码

结束纸上谈兵的典故 结构 = ≥4字节的时间

地址码：地址码为通讯传送的第⼀个字节。这个字节表明由⽤户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。每个从机都必须有唯⼀

的地址码，并且只有符合地址码的从机才能响应回送。当从机回送信息时，相当的地址码表明该信息来⾃于何处。主机发送的地址码表明将

发送到的从机地址，⽽从机发送的地址码表明回送的从机地址。

功能码：通讯传送的第⼆个字节。主机发送的功能码告诉从机执⾏什么任务。ModBus通讯规约定义功能号为1到127。本仪表只利⽤其中

的⼀部分功能码。作为主机请求发送，通过功能码告诉从机执⾏什么动作。作为从机响应，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码⼀

样，并表明从机已响应主机进⾏操作。如果从机发送的功能码的最⾼位为１(⽐如功能码⼤与此同时127)，则表明从机没有响应操作或发送

出错。

数据区：数据区包含需要从机执⾏什么动作或由从机采集的返送信息。这些信息可以是数值、参考地址等等。例如，功能码告诉从机读取寄

存器的值，则数据区必需包含要读取寄存器的全国连锁超市 起始地址及读取长度。对于不同的从机，地址和数据信息都不相同。

错误校验码：主机或从机可⽤校验码进⾏判别接收信息是否出错。有时，由于电⼦噪声或其它⼀些⼲扰，信息在传输过程中会发⽣细微的变

化，错误校验码保证了主机或从机对在传送过程中出错的信息不起作⽤。这样增加了系统的安全和效率。错误校验采⽤CRC-16校验⽅法。

注：信息帧的格式都基本相同：地址码、功能码、数据区和错误校验码