Modbus协议下实现单片机与PLC之间的通讯 - 单片机 .pdfVIP

Modbus协议下实现单片机与PLC之间的通

讯-单片机

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。2Modbus通讯协

议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。

1

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。3

常用功能通讯程序的设计[5]本文介绍了几个Modbus常用功能程

序的设计。笔者采用单片机作为主机，在单片机上编写程序实现单片

机与PLC之间的通讯。由单片机向PLC发出命令信息，PLC自动作出

回应。PLC通过单片机的串行通讯口通讯，程序用C51实现。程序的

2

子函数及其功能:(1)串口初始化voidProtocolInit(void)

函数功能:串口设置为异步通讯方式1(起始位1位，数据位8位，停

止位1位);定时/计数器1设置为波特率发生器，通讯速率9600bps;

开串