现场总线控制系统（FCS）系列：Schneider Electric Modbusall.docx

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Modbus协议概述

Modbus协议是一种用于工业设备之间进行通信的协议，最初由Modicon公司在1979年开发，用于通过RS-232串行通信接口连接PLC（可编程逻辑控制器）和各种工业设备。随着时间的推移，Modbus协议逐渐演变为一种标准的通信协议，广泛应用于各种工业控制系统中。Modbus协议支持多种通信媒介，包括串行通信（如RS-232和RS-485）和以太网通信（如ModbusTCP/IP）。

协议结构

Modbus协议的通信结构包括主设备（Master）和从设备（Slave）之间的请求-响应机制。主设备发送请求报文，从设备接收并处理请求，然后返回响应报文。这种结构使得Modbus协议非常适合于点对点或一点对多点的通信场景。

报文格式

Modbus报文的基本格式包括以下部分：

设备地址：1字节，标识从设备的地址。

功能码：1字节，标识请求或响应的具体操作。

数据：可变长度，包含请求或响应的具体数据。

错误校验：2字节（对于串行通信）或4字节（对于TCP/IP通信），用于确保数据的完整性。

ModbusRTU

ModbusRTU是一种基于串行通信的二进制协议，适用于RS-485和RS-232接口。RTU（RemoteTerminalUnit）指的是远程终端单元，这种协议在工业现场总线中非常常见，因为其传输效率高且数据校验可靠。

报文格式

ModbusRTU报文格式如下：

设备地址：1字节，0x01到0xFF。

功能码：1字节，0x01到0xFF。

数据：可变长度，具体取决于功能码。

CRC校验：2字节，用于确保数据的完整性。

常见功能码

功能码|描述|

|——–|——|

0x01|读取线圈状态|

0x02|读取输入状态|

0x03|读取保持寄存器|

0x04|读取输入寄存器|

0x05|写单个线圈|

0x06|写单个保持寄存器|

0x10|写多个保持寄存器|

ModbusTCP/IP

ModbusTCP/IP是一种基于以太网的Modbus协议，通过TCP/IP协议栈进行数据传输。这种协议使得Modbus协议可以在现代网络环境中使用，提供了更高的传输速率和更广泛的适用范围。

报文格式

ModbusTCP/IP报文格式如下：

交易标识符：2字节，用于标识每个交易。

协议标识符：2字节，固定为0x0000。

长度：2字节，表示后续字节的长度。

单位标识符：1字节，标识从设备的地址。

功能码：1字节，0x01到0xFF。

数据：可变长度，具体取决于功能码。

Modbus寄存器

Modbus协议中使用寄存器来存储数据。寄存器可以分为以下几类：

线圈寄存器：1位，用于存储开关状态。

离散输入寄存器：1位，用于存储输入状态。

保持寄存器：16位，用于存储可读写的数据。

输入寄存器：16位，用于存储只读的数据。

Modbus通信实例

读取保持寄存器

假设我们需要从Modbus从设备读取保持寄存器的数据。以下是一个Python代码示例，使用pymodbus库来实现这一功能。

#导入pymodbus库

frompymodbus.client.syncimportModbusTcpClient

#创建ModbusTCP客户端

client=ModbusTcpClient(192.168.1.100)

#连接到从设备

ifclient.connect():

#读取保持寄存器的值

#设备地址为1，功能码为0x03，起始寄存器地址为0x0001，读取10个寄存器

result=client.read_holding_registers(address=1,count=10,unit=1)

#检查结果

ifresult.isError():

print(读取寄存器时发生错误)

else:

print(读取的寄存器值:,result.registers)

#关闭连接

client.close()

else:

print(无法连接到Modbus设备)

写入保持寄存器

假设我们需要向Modbus从设备写入保持寄存器的数据。以下是一个Python代码示例，使用pymodbus库来实现这一功能。

#导入pymodbus库

frompymodbus.client.syncimportModbusTcpClient

#创建ModbusTCP客户端

client=ModbusTcpClient(192.168.1.100