基于Modbus协议实现单片机与PLC之间的通讯_单片机接口协议有哪些 - CSDN文库

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基于基于Modbus协议实现单片机与协议实现单片机与PLC之间的通讯之间的通讯

本文以 Modbus通讯协议为例，详细讨论了一个人机系统中，如何用C51实现单片机和PLC之间通讯的实例。

1 引言

HMI(人机界面)以其体积小，高性能，强实时等特点，越来越多的应用于工业自动化系统和设备中。它有字母、汉字、图形和

图片等不同的显示，界面简单友好。配有长寿命的薄膜按钮键盘，操作简单。它一般采用具有集成度高、速度快、高可靠且价

格低等优点的单片机[1]作为其核心控制器，以实现实时快速处理。 PLC和单片机结合不仅可以提 PLC的数据处理能力，还可

以给用户带来友好简洁的界面。本文以 Modbus通讯协议为例，详细讨论了一个人机系统中，如何用C51实现单片机和PLC之

间通讯的实例。

2 Modbus通讯协议[4]

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、控制器经由网络和其它设备之间可以通

信。

Modbus协议提供了主—从原则，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。主设备查询的格式:设备地址(或广播，此时不需要回应)、功能代码、所有要发送的数据、和一错误检测域。从设备

回应消息包括确认地址、功能码、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。

控制器能设置为两种传输模式:ASCII和 RTU，在同样的波特率下，RTU可比ASCII方式传送更多的数据，所以采用KTU模式。

(1) 典型的RTU消息帧

典型的RTU消息帧如表1所示。

RTU消息帧的地址域包含8bit。可能的从设备地址是0...127(十进制)。其中地址0是用作广播地址，以使所有的从设备都能认

识。主设备通过将要联络的从设备的地址放入消息中的地址域来选通从设备。当从设备发送回应消息时，它把自己的地址放入

回应的地址域中，以便主设备知道是哪一个设备作出回应。

RTU消息帧中的功能代码域包含了8bits，当消息从主设备发往从设备时，功能代码域将告之从设备需要执行哪些行为;当从设

备回应时，它使用功能代码域来指示是正常回应(无误)还是有某种错误发生(称作异议回应，一般是将功能码的最高位由0改为

1)。

从主设备发给从设备消息的数据域包含附加的信息:从设备必须用于进行执行由功能代码所定义的行为。这包括了像不连续的

寄存器地址，要处理项的数目，域中实际数据字节数。如果没有错误发生，从从设备返回的数据域包含请求的数据。如果有错

误发生，此域包含一异议代码，主设备应用程序可以用来判断采取下一步行动。

当选用RTU模式作字符帧时，错误检测域包含一16Bits值(用两个8位的字符来实现)。错误检测域的内容是通过对消息内容进行

循环冗长检测(CRC)方法得出的。CRC域附加在消息的最后，添加时先是低字节然后是高字节。

(2) 所有的Modbus功能码

Modbus的功能码定义如表2所示。

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