modbus协议报文格式(Modbus报文格式说明)

摘要Modbus协议是一种已广泛应用于当今工业控制领域的通用通讯协议。通过此协议，控制器相互之间、或控制器经由网络（如以太网）可以和其它设备之间进行通信。Modbus协议使用的是主从通讯技术，即由主设备主动查询和操作从设备。一般将主控设备方所使用的协议称为Modbus Master，从设备方使用的协议称为Modbus Slave。典型的主设备包括工控机和工业控制器等；典型的从设备如PLC可编程控制器等。Modbus通讯物理接口可以选用串口（包括RS232、RS485和RS422），也可以选择以太网口。其通信遵循以下的过程：●　主设备向从设备发送请求●　从设备分析并处理主设备的请求，然后向主设备发送结果●　如果出现任何差错，从设备将返回一个异常功能码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。Modbus的工作方式是请求/应答，每次通讯都是主站先发送指令，可以是广播，或是向特定从站的单播，从站响应指令，并按要求应答，或者报告异常。当主站不发送请求时，从站不会自己发出数据，从站和从站之间不能直接通讯。ModBus协议是应用层报文传输协议（OSI模型第7层），它定义了一个与通信层无关的协议数据单元（PDU），即PDU=功能码+数据域，功能码1byte，数据域不确定。ModBus协议能够应用在不同类型的总线或网络。对应不同的总线或网络，Modbus协议引入一些附加域映射成应用数据单元（ADU），即ADU=附加域+PDU，例如modbus tcp/ip ADU=MBAP+ADU。二、Modbus 通讯方式1、Modbus三种通讯方式Modbus有下列三种通信方式：（1）、以太网：对应的通信模式是MOD

这是典型的八字节MODBUS RTU协议指令报，八个字节均是十六进制表示，第一字节的06，是设备地址码，如果同一条通讯线路上搭载若干MODBUS设备，每个设备的地址不能相同，一般都能现场设置，第二个字节01为指令码，不同的寄存器读写，指令码都不一样，01是连续读保若干个持线圈（线圈也可理解为继电器，开关，逻辑变量等）的指令码，第三第四字节 00 16 为保持线圈寄存器存储区地址偏移量，也就是说在保持线圈寄存器区的 0016地址（按二进制位编址）处开始读取线圈状态，第五第六字节0021 是连续读取的线圈寄存器个数，最后第七第八字节1C61是CRC16校验码，是对前面六个字节进行CRC16换算的结果，用于数据正确性验证。

回答第一个问题： ASCII协议的起始和结束有固定字符表示，比如收到"："就认为报文开始，收到回车就认为报文结束。其报文均为ASCII码可见字符，因此较16进制字节使用效率较低。RTU协议使用数据传输的间隔表示数据的起始和结束，报文前有大于3.5个字节的空闲那么认为报文开始，报文后有3.5以上个字节的间隔就认为报文结束。第二个问题： 一个字节8位的长度指的是数据存储占用的寄存器空间，而问题中提到的传输格式中单个字节加起始位、校验位、停止位后长度大于8，这个和一个字节8个位没有冲突。串行通信为了确保数据传输的准确性、完整性，在每发送一个字节有效数据的时候前后加上了起始位、校验位、停止位。也就是说为了有效准确的传输一个8位数据，在通信链路中实际传输了11个位

由于软件编程错误，对协议理解错误或通讯干扰等原因，MODBUS通信子站接收到主站的报文后，可以采用异常响应报文给予回答，异常响应报文格式举例如下：FC 05H 主站=>子站：远方复归报文内容含义备注1字节MODBUS地址01H 举例1字节功能码05H1字节线圈地址高字节01H1字节线圈地址低字节07H1字节强制线圈数值高字节FFH1字节强制线圈数值低字节00H1字节CRC高字节3CH1字节CRC低字节07H异常响应报文 子站=>主站报文内容含义备注1字节MODBUS地址01H 举例1字节功能码85H1字节异常代码02H1字节CRC高字节C3H1字节CRC低字节51H子站通过校验，发现主站报文有问题，将响应报文将主站的功能码最高位（D7）置1，如例子中的02H，异常响应报文中有固定的一个字节作为“异常代码”，表示异常原因。异常代码含义01非法功能码。子站无法处理主站报文中的功能码。02非法数据地址。子站无法处理主站报文中的数据地址。03非法数据内容。主站报文中的数据不能满足子站的要求格式。04子站设备错误。05确认帧。06子站忙。

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具有以下几个特点：(1)标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。(2)Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。(3)Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。什么是Modbus RTU协议？Modbus RTU协议是一种通信方式，允许在可编程逻辑控制器(PLC)与计算机之间进行数据交换。电子设备可以使用Modbus协议通过串行线路交换信息。Modbus RTU(远程终端单元)是原始Modbus规范中定义的两种传输模式之一。两种模式分别是Modbus RTU和ASCII，并且都设计为与支持RS232、RS485和RS422协议的串口设备一起使用。Modbus RTU的一个显着特征是它使用二进制编码和强大的CRC错误检查。Modbus RTU是Modbus协议的实现，该协议最常用于工业应用和自动化生产设施中。在某些情况下，使用Modbus RTU测试仪会很有帮助。
ModBus协议是应用层报文传输协议（OSI模型第7层），它定义了一个与通信层无关的协议数据单元（PDU），即PDU=功能码+数据域。 ModBus协议能够应用在不同类型的总线或网络。对应不同的总线或网络，Modbus协议引入一些附加域映射成应用数据单元（ADU），即ADU=附加域+PDU。目前，Modbus有下列三种通信方式： 1. 以太网，对应的通信模式是MODBUS TCP。 2. 异步串行传输（各种介质如有线RS-232-/422/485/；光纤、无线等），对应的通信模式是MODBUS RTU或MODBUS ASCII。 3. 高速令牌传递网络，对应的通信模式是Modbus PLUS。