Modbus通信协议是工业自动化中常用的协议，它允许主设备（通常是客户端）与从设备（通常是服务器）之间进行数据交换。在Modbus通信中，服务器（从设备）必须生成适当的响应来处理请求，并在必要时发送异常响应。本文将深入探讨Modbus响应的生成和异常处理。
Modbus响应类型
Modbus通信中，根据请求的处理结果，可以生成两种类型的响应：
- 肯定的Modbus响应：这是正常的响应，表示服务器成功处理了请求。在这种情况下，响应的功能码与请求的功能码相同。
- Modbus异常响应：这种响应用于指示出现了错误或异常情况。异常响应的功能码等于请求的功能码加上0x80，以便客户端可以识别异常响应。
Modbus异常响应的目的
Modbus异常响应的主要目的是向客户端提供与请求处理过程中检测到的错误相关的信息。它帮助客户端了解通信问题的具体原因，从而采取适当的措施来处理这些问题。
Modbus异常响应的异常码
异常响应中包含一个异常码，用于明确指示出现错误的原因。以下是常见的Modbus异常代码及其含义：
- 异常码 01 (0x01) - 非法的功能码：表示服务器不了解或无法处理请求中的功能码。通常意味着从设备不支持此功能码。
- 异常码 02 (0x02) - 非法的数据地址：指示请求中包含的数据地址不在从设备的授权地址范围内，因此请求的地址无效。
- 异常码 03 (0x03) - 非法的数据值：表示请求中包含的数据值不在从设备的允许值范围内，因此数据值无效。
- 异常码 04 (0x04) - 服务器故障：指示服务器在执行请求的操作时发生了无法修复的故障，无法继续操作。
- 异常码 05 (0x05) - 确认：表示服务器已接收请求，但需要更多时间来完成操作。客户端应等待服务器完成处理。
- 异常码 06 (0x06) - 服务器繁忙：表示服务器正忙于处理其他命令，客户端应稍后重新发送请求。
- 异常码 0A (0x0A) - 网关故障：指示网关或路由器的路径无效，可能是网关过载或未正确配置。
- 异常码 0B (0x0B) - 网关目标设备未能响应：表示在网络中找不到目标从设备。
生成Modbus响应
为生成Modbus响应，服务器必须首先解析请求，然后根据请求的内容和处理结果构建响应帧。响应帧必须以MBAP报文头为前缀，使用事务处理正文中的数据生成MBAP报文头。具体步骤包括：
- 拷贝请求中的单元标识符，并将其存储在事务处理的正文中。
- 计算Modbus PDU和单元标识符字段的大小，并在"长度"域中设置该值。
- 设置协议标识符域为0x0000（表示Modbus协议）。
- 设置事务处理标识符域为与初始请求相关的值，并将其存储。
生成的Modbus响应帧需要通过TCP连接发送到正确的Modbus客户端，以完成通信过程。
总结：
Modbus通信中，生成适当的响应对于确保通信的成功非常重要。正常响应和异常响应都有其特定的功能码和异常代码，以便客户端了解请求处理的结果和出现的错误。服务器必须按照协议规定生成响应，并在需要时发送异常响应，以确保通信的可靠性和稳定性。
