netbox

其实很早就想写写关于Modbus的开发历程，但牵扯项目较多，不同语言版

本较多，头绪繁杂，一时不知从何写起。最近的医疗项目的通信部分，重新调整

为Modbus协议，并且内容几乎涵盖了Modbus的方方面面（Rtu/Tcp，Slave/Client

相关开发），所以更坚定了写Modbus信心，今天忙里偷闲，以时间为序，以项

目为纲，把Modbus相关开发经历一一道来。

一、焦炉四大车通信系统（2002~2005）

硬件平台：西门子PLC200

操作系统：Win2000/XP

1、主PLC与PC机的通信

最早主PLC与PC机通信，采用自定义的协议，主PLC中做了一个类似木

马的程序来响应PC机下发的读写V变量区的指令。这样就完成了PLC的读写

操作。

后来西门子PLC的开发软件进行了升级，提供了ModbusRtuSlave库，这

样只要上位机实现ModbusRtuClient就可以直接读写PLC变量区了，之后用VB

开发了Modbus相应的组件，这样很长一段内，该系统PC与主PLC就采用了

Modbus的通信。

前两年开发组态软件，所以西门子PPI协议顺礼成章也就知道了，当然PC

与西门子采用PPI协议是最棒的，因为PLC中不需要写一行代码，也无需占用

程序和变量空间。所以之后Modbus被放弃了，转而采用了PPI通信协议。

2、主PLC与从PLC的通信（无线电台通信）

刚开始主PLC与从PLC采用自定义协议，最早在首钢做实验的时候，只有

四个从站，并且个数是唯一确定的，所以自定义协议用的很好，效率也很高；但

是项目推广后，在其它现场有7个从站的，也有8个，9个的，不确定，并且从

站要分组，此外通信传递内容也更多了，不光位置信息、推焦电流、推焦、平煤

信号、连锁信号都要传递，最后选择了Modbus协议。

但是使用Modbus有几个问题，第一西门子提供的ModbusSlave不支持广播

命令，第二只提供了ModbusSlave程序，从PLC没有什么问题，但是主PLC却

没有ModbusClient程序。

对第一个问题，没有办法，不支持就算了，只要一个个来写。（注：后来的

某一天，西门子MicroWIN开发环境突然出bug了，竟然川军的功效与作用 看到了部分的西门子

ModbusSlave源码，我在此基础上实现了可支持广播的ModbusSlave代码）。

对第二个问题，只好老老实实的用西门子PLC语句表命令开发Modbus

Client，只要实现3号和16号命令就可以了，还好，ModbusClient本身协议不

难，难在PLC的运行机制和PC程序不同，PLC是大循环扫描的，等待数据返

回时，不能直接等待，否则运行看门狗会超时，总之克服重重困难，终于开发出

稳定可靠的ModbusClient程序，直到现在，现场的PLC通信仍采用该方式。

附记：有人会问，为什么没有采用PPI协议，PLC本身就支持主和从协议啊？

但太让人遗憾的是，PPI协议通信节奏太快，目前还没有无线电台（普通工业用）

可以正常实现PPI协议通信。

该焦炉四大机车相关介绍，可以参见我以前写的文章：

/tech/example/detail_?id=4055

相关专利

/C10B/2003/

我开发的Modbus控件介绍

/yefanqiu/archive/2005中国梦是什么意思 /11/20/

我开发的PPI控件介绍

/yefanqiu/archive/2005/11/18/

二、ABPLC扩展模块ProSoftMVI56通信模块（2005年11月）

在做济钢四车项目的时候，由于PLC采用的是ABRsLogix5000系列的

PLC，上面的端口不支持自由口编程，无法读取我们定位标尺的数据，所以购买

了与其合作的ProSoft公司专门生产第三方模块。ProSoft生产的模块有很多

种，由于没有经验，很不幸，我们选择的是MVI56的模块，而这个模块却是全

部自由编程，不含有任何默认协议。

该模块典型的就是一个嵌入式系统，相当一个带三个串口的386的电脑，

操作系统为小型的DOS系统（TINYDOS），用C＋＋为其开发程序。

在开发完我们的红外定位标尺的读取程序后，顺便也开发一个ModbusRtu

Client的程序，这样AB的PLC可以直接和Modbus的设备进行通信了。

/yefanqiu/archive/2005/11/20/

三、隧道广告影像系统（2004~2006）

隧道广告影像系统的通信系统，采用12个通信子站（NetBoxII），刚开始

并没有任何Modbus协议，直到有一天，客户提出要控制节目播放的次序、次数

和播放时间，最后决定在地铁隧道里，添加一个西门子PLC200系统，由于设备

早已安装完成，不可能为PLC布一个五六百米的通信线路，只好利用原通信线

路，而最上层的通信为TCP，二年级好句摘抄 NetBoxII下一层才是485总线，所以NetBoxII当

仁不让的成了通信桥的设备。

但是，问题来了，上位机PC如何通过TCP与基于485的PLC进行通信？

最后，决定西门子PLC中安装ModbusRtuSlave程序，实现一个标准Modbus

设备，NetBoxII实现ModbusTcp到ModbusRtu的协议转换。也就是说，在

NetBoxII中实现ModbusTcpSlave和ModbusRtuClient代码。

这样用BC3.0，DOS平台下实现了ModbusTcp/Rtu协议转换功能，实现了

上位机PC与PLC的通信的要求。

隧道广告的相关介绍，可以参见我以前写的文章：

/yefanqiu/archive/2006/08/16/

四、嵌入式组态系统（2006年1月~至今）

开发组态系统，自然而然的要实现各种通信协议的驱动，所以Modbus协议

的开发不在话下。

分别用EVC和VC实现了ModbusRtu/AscII/Tcp的Client通信协议驱动。

嵌入式组态系统的相关介绍，可以参见我以前写的文章：

/yefanqiu/archive/2006/11/29/

/yefanqiu/archive/2006/11/19/

/yefanqiu/archive/2006/10/24/

五、LED影像系统（2006年12月~至今）

目前关于通信这块代码还没有做，不过已决定用C#开发ModbusRtuClient

程序和单片机开发的硬件设备进行通信（单片机中实现ModbusRtuSlave，这部

分有专门的硬件工程师实现），通过Modbus的通信实现LED大屏各种参数的

配置。

LED系统相关介绍

/yefanqiu/archive/2007/05/28/

六、医疗系统（2007年6月~至今）

目前这部分正在做，除红外通信板的ModbusRtuSlave用汇编实现外，其它

的都用C#语言实现。

七、ModbusRtu通信协议(3,16号命令)

1、读取保持寄存器（单个和多个，以字为最小单位）

发送命令帧：

设备地址功能码地址H地址L数据量H数据量LCRCHCRCL

Addr03HHoldStartDataNumCRC高位CRC低位

帧长度：8个字巴金的《家》 节

设备地址：1～247

功能码：3H

数据地址：0～65535具体范围与相关设备有关

数量：1～65535(2的16次)具体范围与相关设备有关

校验码：CRC16校验

返回命令帧：

设备地址功能码数据量数据1数据NCRCHCRCL

Addr13H返回数据的字节数NData(1～N)CRC高位CRC低位

帧长度：5＋N个字节

设备地址：1～24充实的近义词 7

功能码：3H

数据量：实际的读取数据数量

数据：返回数据的意义

a＝HoldStart

n=Data小米3路由器 Num－1

VWa（VB

a）

VWa（VB

a+1）

…VWa+n（VB

a+n）

VWa+n（VBa+n+1）

Data（1）Data(2)…Data(N-1)Data(N)

校验码：CRC16校验

命令有误：

1)没有任何返回

2)返回异议帧

设备地址功能码错普法手抄报内容 误信息CRCHCRCL

Addr183H一个字节的错误信息CRC高位CRC低位

2、设置保持寄存器（多个，以字为最小单位）

发送命令帧：

设备

地址

功能

码

地址H地址L

数据量

H

数据量

L

数据字

节数

具体

数据

CRCHCRCL

Addr010HHoldStartDataNumbytN1～bytNCRC高位CRC低位

帧长度：9＋bytN个字节

设备地址：1～247

功能码：10H

数据地址：0～65535具体范围与相关设备有关

数量：1～122具体范围与相关设备有关

字节数：设置的字节个数bytN=DataNum2

数据：具体的字节数据

校验码：CRC16校验

返回命令帧：

设备地址功能码地址H地址L数据量H数据量LCRCHCRCL

Addr110HHoldStartDataNumCRC高位CRC低位

帧长度：8个字节

设备地址：1～247

功能码：10H

数据地址：0～65535具体范围与相关设备有关

数量：1～122具体范围与相关设备有关

校验码：CRC16校验

命令有误：

1）没有任何返回

2）返回异议帧

地址功能码错误信息CR韩信是怎么死的 CHCRCL

Addr190H一个字节的错误信息CRC高位CRC低位

八、一点总结

编写通信相关的程序，其实协议和开发语言并不重要，重要的是对通信双方

的通信设备的特点，性能要有充分了解，这样才能开发出可靠，高效的通信程序。