Modbus RTUコマンドと応答メカニズムの詳細な解析

Modbus RTUプロトコル

Modbusはマスタースレーブ構造に基づく通信プロトコルである。データ転送には、RS-485、RS-422、RS-232インタフェース、およびイーサネットTCP/IPネットワーク（Modbus TCPプロトコル）を使用します。

Modbus RTUメッセージは：

• SlaveIDデバイスのアドレス
• 関数コードの特徴
• 関数コードに依存する特殊なデータ
• CRC-16(Modbus)

構造は以下の通り。

SlaveID    機能コード特殊データ    CRC 16

SlaveIDアドレスとCRC-16（Modbus）を削除すると、PDU（Protocol Data Unit）が得られます。

SlaveIDはデバイスのアドレスで、0 ~ 247の間で値を選択できます。248から255までのアドレスは予約されています。

モジュール内のデータは4つのテーブルに格納され、そのうち2つは読み取り専用で、他の2つは読み取り専用です。各テーブルは9999個の値を保持できます。

表の概要を以下に示します。

• ディスクリート出力コイルDOレジスタ番号1-9999、HEXアドレス範囲0000 ~ 270E
• ディスクリート入力接点DI：読み取り専用、レジスタ番号10001-19999、HEXアドレス範囲0000 ~ 270E
• アナログ入力レジスタAI：読み取り専用、レジスタ番号300 01 ~ 39999、HEXアドレス範囲0000 ~ 270E
• アナログ出力保持レジスタAOレジスタ番号40001-49999、HEXアドレス範囲0000 ~ 270E

各テーブルにはレジスタ番号（AOの場合は40001など）があり、これはアドレス（0000など）に対応します。この违いを“オフセット”と呼ぶ。テーブルのオフセットは、それぞれ1，10001、300 01、40001です。

例を挙げると、40108から40110までのレジスタからデバイスアドレス17のAI値を取得するModbus RTUリクエストは次のとおりです。

11 03 006B 0003 7687

この分解は以下の通り。

• 11：SlaveIDデバイスアドレス（10進法で17、HEXで11）
• 03：：関数コード
• 006B最初のレジスタのアドレス
• 0003：必要なレジスタ数（40108から40110までの3つのレジスタを取得）
• 7687CRCチェックサム

Modbus RTUスレーブは応答します：

11 03 06 AE41 5652 4340 49AD

これは以下の通り。

• デバイスのアドレス：11（または10進数で17）
• 機能コード：03
• バイト数（6バイトが后に続くことを意味する）：06
• 値AO0、AO1、AO2を2バイトシーケンスとして登録
• CRC値は49AD与えられた

アナログ出力レジスタの値は、以下のような様々な方法で解釈できます。

• 16ビット符号なし整数0 ~ 6553 5の范囲として
• 16ビット符号付き整数（範囲-32 7 6 8 ~ 32 7 6 7）
• 2文字のASCII文字列
• 離散的なオン/オフ値（0または1）として
• 32ビット符号なし整数（範囲0 ~ 4，294，96 7，295）
• 32ビット符号付き整数として范囲-2，147，483，648 ~ 2，147，483，647
• 32ビット単精度IEEE浮動小数点数（範囲1.2×10^−38 ~ 3.4×10^+38）
• 4文字のASCII文字列として

Modbus RTUコマンドとは？

以下はModbus RTUレジスタの読み書きに使用されるコード表です。

Modbus RTUコマンドを送信して離散出力を読み取る方法コマンド0 x 0 1

このコマンドは、DOデジタル出力の値を読み込むために使用します。

PDU要求は、最初のDOレジスタの開始アドレスと、それ以降に必要なDO値の数を指定します。PDUでは、DO値はゼロからアドレッシングされます。

応答のDO値は、ビットの値に対応する1バイトです。

ビット値は、1 = ON、0 = OFFと定義されます。

最初のデータバイトの下位ビットには、リクエストで指定されたアドレスのDO値が含まれます。残りのDO値は、バイトの最大値まで増加した値に従います。右から左へ。

要求されたDO値が8未満の場合、レスポンスの残りのビットはゼロでパディングされます（ローバイトからハイバイトへ）。バイトカウントはさらに、応答内のデータの完全なバイト数を示します。

デバイスのSlaveIDアドレス17に対する、20から56までのDOクエリの例。最初のレジスタのアドレスは、アカウントがアドレス0から始まるため、0 0 1 3 16進数=19になります（0 0 1 4 16進数=20、-1ゼロオフセット= 0 0 1 3 16進数=19となります）。

レジスタDO56 -52では、右辺は5ビットを要求し、残りのビットはゼロでパディングされて完全なバイト（0001 1011）を得る。

Modbus RTUコマンドを送信してデジタル入力を読み取る方法コマンド0 x 0 2

このコマンドは、数値入力DIの値を読み取るために使用します。

デバイスのSlaveIDアドレス17に対するレジスタ# 10197から10218までのDI要求の例。アカウントはアドレス0から始まるため、最初のレジスタのアドレスは00 C 4 16進数=196になります。

Modbus RTUコマンドを送信してアナログ出力を読み取る方法は？オーダー 0 x 0 3

このコマンドは、アナログ出力AOの値を読み込むために使用します。

レジスタ#40108から40110までのAO要求例、デバイスのSlIDアドレス17。最初のレジスタのアドレスは、アカウントがアドレス0から始まるため、0 0 6 B 16進数=107になります。

Hex|フィールド名Field Name
11人。|デバイスアドレス|11人。|デバイスアドレス
0 3。|関数コードの機能|0 3。|関数コードの機能
0 0 0|最初のレジスタアドレスハイバイト|0 6.|バイト数が増える。
6 B。|最初のレジスタアドレスはローバイトです。|AEとは|#40108のレジスタ値が高い
0 0 0|レジスタ数高バイト|41歳。|#40108のレジスタ値が低い
0 3。|レジスタ数低バイト|56歳。|#40109の登録値が高い
76歳。|CRCチェックサム|52歳。|#40109のレジスタ値が低い
87歳。|CRCチェックサム|43歳。|#40110のレジスタ値が高い
40歳。|#40110のレジスタ値が低い
49 | CRC-16(Modbus)
AD | CRC-16(Modbus)

Modbus RTUコマンドを送信してアナログ入力を読み取る方法は？オーダー 0 x 0 4

このコマンドは、アナログ入力AIの値を読み取るために使用します。

レジスタ#300 09からデバイスのSlaveIDアドレス17に対するAIリクエストの例。最初のレジスタのアドレスは、アカウントがアドレス0から始まるため、0 0 08 16進数=8です。

Modbus RTUコマンドを送信して離散出力に書き込む方法は？コマンド0 x 0 5

このコマンドは、DOデジタル出力の値を記録します。

値FF 00の16进数は、出力をONにします。

値00 00の16进数は出力をOFFにします。

その他の値はすべて無効であり、出力値には影響しません。

このようなリクエストに対する通常の応答は、DOステータスが変更された後に返されるエコー（レスポンス内の繰り返しリクエスト）です。

例として、デバイスのSlaveIDアドレス17のレジスタ# 173のDOレコードが使用される。レジスタアドレスは0アドレスからをするため、00AC 16进数=172である。

アナログ出力を記録するModbus RTUコマンドを送信する方法は？オーダー 0 x 0 6

このコマンドは、アナログ出力AOの値を記録します。

例として、デバイスのSlaveIDアドレス17のレジスタ# 40002のAOレコードが使用される。最初のレジスタのアドレスは0001 16進数=1で、アドレス0から記録が開始される。

Modbus RTUコマンドを送信して複数のディスクリートピンに書き込む方法コマンド0 x 0F

このコマンドは、DOデジタル出力の複数の値を記録するために使用します。

例として、デバイスのSlaveIDアドレス17のレジスタ# 20から# 29までの複数のDOを書き込みます。レジスタアドレスは0アドレスから記録が始まるため、0 013 16進数=19です。

答えは記録されたレジスタの数を返します。

複数のアナログ出力を記録するModbus RTUコマンドを送信する方法は？オーダー 0 x 10

このコマンドは、アナログ出力AOの複数の値を記録するために使用します。

例として、デバイスのSlaveIDアドレス17のレジスタ# 40002と# 40003から複数のAOを記録します。最初のレジスタのアドレスは0001 16進数=1で、アドレス0から記録が開始される。

Modbusリクエストのエラー

デバイスがリクエストを受信しても処理できない場合、デバイスはエラーコードで応答します。

レスポンスには、上位バイトが1の修正された機能コードが含まれます。

例：

エラーのある要求と応答の例：

エラーコードの説明

0 1。|承認された機能コードは処理できません。
0 2。|要求で指定されたデータアドレスは使用できません。
0 3。|クエリーデータフィールドに含まれる値は无効です。
0 4。|スレーブが要求された操作を実行しようとしたときに、回復不可能なエラーが発生しました。
0 5.|スレーブはリクエストを受け付け、処理中ですが、時間がかかります。このレスポンスでは、ホストがタイムアウト·エラーを生成することを防ぎます。
0 6.|スレーブはコマンドの処理で忙しいです。ホストは、スレーブがアイドル状態のときにメッセージを繰り返す必要があります。
0 7は|スレーブは要求で指定されたプログラム機能を実行できません。機能番号13または14を使用した失敗したプログラム要求は、このコードを返す。ホストはスレーブから診断情報またはエラーメッセージを要求する必要があります。
0 8。|スレーブステーションで拡張メモリの読み取り中にパリティエラーが検出されました。ホストはリクエストを繰り返すことができますが、通常はこの場合に修理が必要になります。