modbus协议说明中文版

modbus

工控系统

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GB/T ××××—××××
前 言...................................................................................................................................................................0
第一部分：Modbus 协议..................................................................................................................................2
引言.................................................................................................................................................................2
1 范围......................................................................................................................................................2
2 规范性引用文件..................................................................................................................................2
缩略语.............................................................................................................................................................3
背景概要.........................................................................................................................................................3
总体描述.........................................................................................................................................................4
1 协议描述..............................................................................................................................................4
2 数据编码..............................................................................................................................................6
3 MODBUS 数据模型............................................................................................................................6
4 MODBUS 事务处理的定义...............................................................................................................7
功能码分类.....................................................................................................................................................8
1 公共功能码定义..................................................................................................................................9
功能码描述...................................................................................................................................................10
1 01 (0x01)读线圈................................................................................................................................10
2 02 (0x02)读离散量输入....................................................................................................................12
3 03 (0x03)读保持寄存器....................................................................................................................13
4 04(0x04)读输入寄存器.....................................................................................................................15
5 05 (0x05)写单个线圈........................................................................................................................17
6 06 (0x06)写单个寄存器....................................................................................................................19
7 15 (0x0F) 写多个线圈.......................................................................................................................20
8 16 (0x10) 写多个寄存器...................................................................................................................22
9 20 (0x14) 读文件记录.......................................................................................................................24
9.1 21 (0x15) 写文件记录............................................................................................................26
10 22 (0x16) 屏蔽写寄存器.................................................................................................................29
11 23 (0x17) 读/写多个寄存器............................................................................................................31
12 43 (0x2B)读设备识别码.................................................................................................................33
MODBUS 异常响应.....................................................................................................................................38
的实现指南......................................................................................................................................................40
引言...............................................................................................................................................................42
1 范围....................................................................................................................................................42
2 协议概述............................................................................................................................................42
3 约定....................................................................................................................................................43
4 一致性................................................................................................................................................44
5 缩略语................................................................................................................................................44
Modbus 数据链路层.....................................................................................................................................45
1 Modbus 主站/从站协议原理............................................................................................................45
2 Modbus 地址规则..............................................................................................................................46
3 Modbus 帧描述..................................................................................................................................46
4 主站/从站状态图..............................................................................................................................47
4.1 主站状态图............................................................................................................................47
4.2 从站状态图............................................................................................................................48
4.3 主站/从站通信时序图...........................................................................................................49
5 两种串行传输模式...........................................................................................................................50
0

GB/T ××××—××××

2.5.1 RTU 传输模式........................................................................................................................50

2.5.2 ASCII 传输模式.....................................................................................................................54

2.6 差错检验方法....................................................................................................................................57

2.6.1 奇偶检验................................................................................................................................57

2.6.2 帧检验.....................................................................................................................................57

3 物理层...........................................................................................................................................................58

3.1 引言....................................................................................................................................................58

3.2 数据信号发送速率...........................................................................................................................58

3.3 电气接口............................................................................................................................................59

3.3.1 多点串行总线结构................................................................................................................59

3.3.2 2 线-MODBUS 定义..............................................................................................................60

3.3.3 可选的 4 线-MODBUS 定义.................................................................................................61

3.3.4 RS232-MODBUS 定义..........................................................................................................64

3.3.5 RS232-MODBUS 要求..........................................................................................................65

3.4 多点系统需求....................................................................................................................................65

3.4.1 无中继器情况下，最大设备数量........................................................................................66

3.4.2 拓扑结构................................................................................................................................66

3.4.3 长度.........................................................................................................................................66

3.4.4 接地形式................................................................................................................................66

3.4.5 线路终端................................................................................................................................66

3.4.6 线路极性偏置........................................................................................................................67

3.5 机械接口............................................................................................................................................67

3.5.1 2 线-MODBUS 连接器的输出引脚......................................................................................68

3.5.2 可选 4 线-MODBUS 连接器输出引脚.................................................................................69

3.5.3 可选 RS232-MODBUS 中的 RJ45 与 9 引脚 D 型连接器输出引脚...................................70

4 安装和文件...................................................................................................................................................72

4.1 安装....................................................................................................................................................72

4.2 用户指南............................................................................................................................................72

4.2.1 任何 Modbus 产品 :...............................................................................................................72

4.2.2 实现了可选项的 Modbus 产品 :...........................................................................................72

5 实现等级.......................................................................................................................................................73

6 附录...............................................................................................................................................................74

6.1 附录 A – 串行链路诊断计数器的管理...........................................................................................74

6.1.1 总体描述................................................................................................................................74

6.1.2 计数器管理流程图................................................................................................................75

6.2 附录 B - LRC/CRC 的生成..............................................................................................................79

6.2.1 LRC 的生成............................................................................................................................79

6.2.2 CRC 的生成...........................................................................................................................79

6.3 附录 E – 规范性引用文件................................................................................................................88

Modbus .org Modbus Application Protocol Specification..............................................................................88

第三部分：Modbus 协议在 TCP/IP 上..........................................................................................................89

1 引言...............................................................................................................................................................90

1.1 范围....................................................................................................................................................90

1.2 客户机/服务器模型..........................................................................................................................90

1.3 规范性引用文件...............................................................................................................................90

GB/T ××××—××××

2 缩略语...........................................................................................................................................................91

3 背景概要.......................................................................................................................................................92

3.1 协议描述............................................................................................................................................92

3.1.1 总体通信结构........................................................................................................................92

3.1.2 TCP/IP 上的 MODBUS 应用数据单元.................................................................................93

3.1.3 MBAP 报文头描述................................................................................................................93

3.2 MODBUS 功能码描述.....................................................................................................................94

4 功能描述.......................................................................................................................................................95

4.1 MODBUS 组件结构模型.................................................................................................................95

4.2 TCP 连接管理...................................................................................................................................97

4.2.1 连接管理模块........................................................................................................................97

4.2.2 操作模式对 TCP 连接的影响.............................................................................................100

4.2.3 访问控制模块......................................................................................................................101

4.3 TCP/IP 栈的使用.............................................................................................................................101

4.3.1 BSD 套接字接口的应用......................................................................................................102

4.3.2 TCP 层参数配置..................................................................................................................103

4.3.3 IP 层的参数配置..................................................................................................................105

4.4 通信应用层......................................................................................................................................105

4.4.1 MODBUS 客户端................................................................................................................105

4.4.2 MODBUS 服务器端.............................................................................................................111

5 实现指南.....................................................................................................................................................116

5.1 对象模型示意图..............................................................................................................................116

5.1.1 TCP 管理程序包..................................................................................................................117

5.1.3 通信层程序包.......................................................................................................................119

5.1.4 接口类...................................................................................................................................120

5.2 通信实现的类的示意图.................................................................................................................121

5.3 序列图..............................................................................................................................................121

5.4 类和方法的描述.............................................................................................................................124

5.4.1 MODBUS 服务器端的类....................................................................................................124

5.4.2 MODBUS 客户机类............................................................................................................125

类名：CMODBUSClient..............................................................................................................125

5.4.3 接口的类..............................................................................................................................125

类名：CInterfaceIndicationMsg...................................................................................................125

类名：CInterfaceResponseMsg....................................................................................................126

5.4.4 连接管理类..........................................................................................................................126

类名：CConnexionMngt..............................................................................................................126

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