现场总线控制系统（FCS）系列：Schneider Electric Modbus_（6）.Modbus功能码详解.docx

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Modbus功能码详解

在上一节中，我们介绍了Modbus协议的基本概念和通信原理。本节将详细探讨Modbus协议中常用的几种功能码，包括它们的用途、数据格式和具体操作方法。通过本节的学习，您将能够更好地理解和应用Modbus功能码，从而在纸浆和造纸工业控制系统中实现高效的数据通信和设备控制。

1.功能码01：读取线圈状态

1.1原理

功能码01用于读取从设备中多个线圈的状态。每个线圈可以是“开”或“关”，通常用于表示数字输入或输出的状态。该请求消息从主设备发送到从设备，从设备响应并返回指定线圈的状态。

1.2数据格式

请求格式：

功能码：01（0x01）

起始地址：2字节，表示要读取的第一个线圈的地址

线圈数量：2字节，表示要读取的线圈数量

校验码：2字节，用于确保数据传输的完整性

响应格式：

功能码：01（0x01）

线圈状态字节数：1字节，表示返回的线圈状态数据的字节数

线圈状态数据：N字节，每个字节可以表示8个线圈的状态

校验码：2字节，用于确保数据传输的完整性

1.3操作方法

请求构建：

构建请求消息，包括功能码、起始地址和线圈数量。

计算校验码并附加到请求消息中。

发送请求：

通过串行或以太网通信接口将请求消息发送到从设备。

接收响应：

从设备接收到请求后，读取指定地址的线圈状态并构建响应消息。

响应消息包括功能码、线圈状态字节数和线圈状态数据。

解析响应：

检查响应消息的校验码，确保数据的完整性。

解析线圈状态数据，每个字节的位表示一个线圈的状态。

1.4代码示例

以下是一个使用Python和pymodbus库读取线圈状态的示例代码：

#导入pymodbus库

frompymodbus.client.syncimportModbusSerialClientasModbusClient

#创建Modbus客户端

client=ModbusClient(method=rtu,port=/dev/ttyUSB0,baudrate=9600,timeout=1)

#连接到从设备

client.connect()

#读取线圈状态

#起始地址为0，读取16个线圈

response=client.read_coils(address=0,count=16,unit=1)

#检查响应是否成功

ifresponse.isError():

print(读取线圈状态时发生错误)

else:

#解析线圈状态

coil_states=response.bits

print(线圈状态:,coil_states)

#关闭连接

client.close()

1.5数据样例

假设从设备的线圈状态如下：

地址0到15的线圈状态分别为：1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,0,0,1,1,0,1

响应消息的数据部分将是一个2字节的数组，每个字节表示8个线圈的状态。具体数据如下：

第一个字节：00xB3）

第二个字节：00x59）

解析后的线圈状态数组为：

[1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,0,0,1,1,0,1]

2.功能码02：读取输入状态

2.1原理

功能码02用于读取从设备中多个输入的状态。每个输入可以是“开”或“关”，通常用于表示数字输入（如传感器输入）的状态。该请求消息从主设备发送到从设备，从设备响应并返回指定输入的状态。

2.2数据格式

请求格式：

功能码：02（0x02）

起始地址：2字节，表示要读取的第一个输入的地址

输入数量：2字节，表示要读取的输入数量

校验码：2字节，用于确保数据传输的完整性

响应格式：

功能码：02（0x02）

输入状态字节数：1字节，表示返回的输入状态数据的字节数

输入状态数据：N字节，每个字节可以表示8个输入的状态

校验码：2字节，用于确保数据传输的完整性

2.3操作方法

请求构建：

构建请求消息，包括功能码、起始地址和输入数量。

计算校验码并附加到请求消息中。

发送请求：

通过串行或以太网通信接口将请求消息发送到从设备。

接收响应：

从设备接收到请求后，读取指定地址的输入状态并构建响应消息。

响应消息包括功能码、输入状态字节数和输入状态数据。

解析响应：

检查响应消息的校验码，确保数据的完整性。

解析输入状态数据，每个字节的位表示一个输入的状态。

2.4代码示例

以下是一个使用Python和pymodbus库读取输入状态的示例代码：

#导入pymodbus库

frompymodbus.cli