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Modbus通讯协议规范(中文很详细).pdf
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更新于2023-05-26
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共131页,分三大部分:Modbus协议、Modbus协议在串行链路上的实现指南、Modbus协议在TCP/IP上的实现指南
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GB/T ××××—××××
0
前 言
-----------
串行链路和
TCP/IP
上的
MODBUS
标准介绍
该标准包括两个通信规程中使用的
MODBUS
应用层协议和服务规范:
·串行链路上的
MODBUS
MODBUS
串行链路取决于
TIA/EIA
标准:
232-F
和
485-A
。
·
TCP/IP
上的
MODBUS
MODBUS TCP/IP
取决于
IETF
标准:
RFC793
和
RFC791
有关。
串行链路和
TCP/IP
上的
MODBUS
是根据相应
ISO
层模型说明的两个通信规程。
下图强调指出了该标准的主要部分。绿色方框表示规范。灰色方框表示已有的国际标准
(
TIA/EIA
和
IETF
标准)。
MODBUS 报文
传输在 TCP/IP
上的实现指南
49 页
MODBUS 报 文
传输在串行链路
上的实现指南
45 页
MODBUS 应用层
在 TCP/IP 上的 MODBUS 映射
TCP
IETF RFC 793
IP
IETF RFC 791
串行链路主站/从站
以太网 II/802.3
IEEE 802.2
TIA/EIA-232-F
TIA/EIA-485-A
以太网物理层
Modbus
协议规范
45 页
MODBUS
标准分为三部分。第一部分(“
Modbus
协议规范”)描述了
MODBUS
事
物处理。第二部分(“
MODBUS
报文传输在
TCP/IP
上的实现指南”)提供了一个有助于
开发者实现
TCP/IP
上的
MODBUS
应用层的参考信息。第三部分(“
MODBUS
报文传
输在串行链路上的实现指南”)提供了一个有助于开发者实现串行链路上的
MODBUS
应用层的参考信息。

GB/T ××××—××××
1
第一部分:Modbus 协议

GB/T ××××—××××
2
第一部分:Modbus 协议
1 引言
1.1 范围
MODBUS 是 OSI 模型第 7 层上的应用层报文传输协议,它在连接至不同类型总线或网络的设备
之间提供客户机/服务器通信。
自从 1979 年出现工业串行链路的事实标准以来,MODBUS 使成千上万的自动化设备能够通信。
目前,继续增加对简单而雅观的 MODBUS 结构支持。互联网组织能够使 TCP/IP 栈上的保留系统端
口 502 访问 MODBUS。
MODBUS 是一个请求/应答协议,并且提供功能码规定的服务。MODBUS 功能码是 MODBUS
请求/应答 PDU 的元素。本文件的作用是描述 MODBUS 事务处理框架内使用的功能码。
1.2 规范性引用文件
1.RFC791,互联网协议,Sep81 DARPA
2.MODBUS 协议参考指南 Rev J,MODICON,1996 年 6 月,doc#PI_MBUS_300
MODBUS 是一项应用层报文传输协议,用于在通过不同类型的总线或网络连接的设备之间的客
户机/服务器通信。
目前,使用下列情况实现 MODBUS:
以太网上的 TCP/IP。
各种媒体(有线:EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A;光纤、无线等等)上的异步串行
传输。
MODBUS PLUS,一种高速令牌传递网络。
MODBUS 应用层
基于 TCP 的 Modbus
TCP
IP
其它
MODBUS+/HDL
主站/从站
以太网 II/802.3
其它
物理层
EIA/TIA-232 或
EIA/TIA-485
以太网物理层
图 1:MODBUS 通信栈

GB/T ××××—××××
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2 缩略语
ADU 应用数据单元
HDLC 高级数据链路控制
HMI 人机界面
IETF 因特网工程工作组
I/O 输入/输出设备
IP 互连网协议
MAC 介质访问控制
MB MODBUS 协议
MBAP MODBUS 协议
PDU 协议数据单元
PLC 可编程逻辑控制器
TCP 传输控制协议
3 背景概要
MODBUS 协议允许在各种网络体系结构内进行简单通信。
MODBUS
ON MB+
MODBUS ON RS232
MODBUS ON RS485
驱动器
PLC
HMI
I/O
I/O
I/O
PLC
驱动器
PLC
HMI
I/O
驱动器
PLC
I/O
I/O
驱动器
I/O
网关
网关
网关
MODBUS 通信
MODBUS ON TCP/IP
图 2:MODBUS 网络体系结构的实例
每种设备(PLC、HMI、控制面板、驱动程序、动作控制、输入/输出设备)都能使用 MODBUS
协议来启动远程操作。
在基于串行链路和以太 TCP/IP 网络的 MODBUS 上可以进行相同通信。
一些网关允许在几种使用 MODBUS 协议的总线或网络之间进行通信。

GB/T ××××—××××
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4 总体描述
4.1 协议描述
MODBUS 协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元(PDU)。特定总线或网络上
的 MODBUS 协议映射能够在应用数据单元(ADU)上引入一些附加域。
地址域
功能码
数据
差错校验
A D U
P D U
图 3:通用 MODBUS 帧
启动 MODBUS 事务处理的客户机创建 MODBUS 应用数据单元。功能码向服务器指示将执行哪
种操作。
MODBUS 协议建立了客户机启动的请求格式。
用一个字节编码 MODBUS 数据单元的功能码域。有效的码字范围是十进制 1-255(128-255 为
异常响应保留)。当从客户机向服务器设备发送报文时,功能码域通知服务器执行哪种操作。
向一些功能码加入子功能码来定义多项操作。
从客户机向服务器设备发送的报文数据域包括附加信息,服务器使用这个信息执行功能码定义
的操作。这个域还包括离散项目和寄存器地址、处理的项目数量以及域中的实际数据字节数。
在某种请求中,数据域可以是不存在的(0 长度),在此情况下服务器不需要任何附加信息。功
能码仅说明操作。
如果在一个正确接收的 MODBUS ADU 中,不出现与请求 MODBUS 功能有关的差错,那么服
务器至客户机的响应数据域包括请求数据。如果出现与请求 MODBUS 功能有关的差错,那么域包
括一个异常码,服务器应用能够使用这个域确定下一个执行的操作。
例如,客户机能够读一组离散量输出或输入的开/关状态,或者客户机能够读/写一组寄存器的数
据内容。
当服务器对客户机响应时,它使用功能码域来指示正常(无差错)响应或者出现某种差错(称
为异常响应)。对于一个正常响应来说,服务器仅对原始功能码响应。
启动请求
功能码
数据请求
操作码
接收响应
数据响应
执行操作
启动响应
客户机
服务器
图 4:MODBUS 事务处理(无差错)
对于异常响应,服务器返回一个与原始功能码等同的码,设置该原始功能码的最高有效位为逻
辑 1。
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