深入분석Modbus RTU命令与应答机制

Modbus RTU프로토콜설명

Modbus是基于主从结构的통신 프로토콜。它使用RS-485, RS-422, RS-232인터페이스，以及이더넷 TCP/IP네트워크（Modbus TCP프로토콜）进行데이터传输。

Modbus RTU消息包括：

• SlaveID设备的주소
• 기능 코드
• 依赖于기능 코드的特殊데이터
• CRC-16(Modbus)

结构如下：

SlaveID    기능 코드 特殊데이터    CRC16

如果你去掉SlaveID주소和CRC-16(Modbus)，你将得到PDU（프로토콜데이터单元）。

SlaveID是设备的주소，可以从0到247之间选择值。值得注意的是，从248到255的주소是保留的。

模块中的데이터存储在四个表中，其中两个是只读的，另外两个是读写的。每个表可以容纳9999个值。

以下是表的总结：

• 离散출력코일 (DO)：读写；레지스터 주소1-9999；HEX주소范围0000到270E
• 이산 입력触点 (DI)：只读；레지스터 주소10001-19999；HEX주소范围0000到270E
• 模拟입력 레지스터 (AI)：只读；레지스터 주소30001-39999；HEX주소范围0000到270E
• 模拟출력유지 레지스터 (AO)：读写；레지스터 주소40001-49999；HEX주소范围0000到270E

每个表都有一个레지스터 주소（例如AO的40001），它对应于一个주소（例如0000）。这种差异被称为"偏移"。表的偏移量分别为1, 10001, 30001和40001。

以一个例子설명：从40108到40110레지스터为设备주소17获取AI值的Modbus RTU请求如下：

11 03 006B 0003 7687

这个分解如下：

• 11：SlaveID设备주소（10진수中的17或HEX中的11）
• 03：기능 코드
• 006B：第一个레지스터的주소（계산为40108-40001 = 107，这是HEX中的6B）
• 0003：所需的레지스터 수량（从40108到40110获取三个레지스터）
• 7687：CRC 검증和

Modbus RTU从设备会回复：

11 03 06 AE41 5652 4340 49AD

这转化为：

• 设备주소：11（或10진수中的17）
• 기능 코드：03
• 바이트计数（表示后面跟随6바이트）：06
• 회원가입值AO0、AO1和AO2作为两바이트시퀀스
• CRC值由49AD给出

模拟출력레지스터的值可以通过多种방식解释，例如：

• 作为16位无符号整数（范围0至65535）
• 作为16位有符号整数（范围-32768至32767）
• 作为两个문자的ASCII문자串
• 作为离散开/关值（0或1）
• 作为32位无符号整数（范围0到4,294,967,295）
• 作为32位有符号整数（范围-2,147,483,648至2,147,483,647）
• 作为32位单精度IEEE浮点数（范围1.2×10^−38至3.4×10^+38）
• 作为四문자ASCII문자串

Modbus RTU命令是什么？

以下是用于읽기和쓰기Modbus RTU레지스터的代码表。

如何보내기Modbus RTU命令来읽기离散출력？命令0x01

此命令用于읽기DO数字출력的值。

PDU请求指定第一个DO레지스터的시작주소和后续所需的DO值数量。在PDU中，DO值从零开始寻址。

响应中的DO值为一个바이트，对应位的值。

位值定义为1 = ON，0 = OFF。

第一个데이터바이트的低位包含在请求中指定주소的DO值。其余的DO值按照추가的值到바이트的最高值。即从右到左。

如果请求的DO值少于八个，则响应中的其余位将填充为零（从低바이트到高바이트的方向）。바이트计数进一步表示响应中데이터的完整바이트数。

一个从20到56的DO查询예제，针对设备的SlaveID주소17。第一个레지스터的주소将是001316진수=19，因为帐户是从0주소开始的（001416진수=20, -1零偏移=我们得到001316진수=19）。

在레지스터DO 56-52中，右边请求了5位，其余的位填充为零以得到完整的바이트(0001 1011)。

如何보내기Modbus RTU命令来읽기数字입력？命令0x02

此命令用于읽기数字입력DI的值。

从레지스터# 10197到10218的DI请求예제，针对设备的SlaveID주소17。第一个레지스터的주소将是00C416진수=196，因为帐户是从0주소开始的。

如何보내기Modbus RTU命令来읽기模拟출력？命令0x03

此命令用于읽기模拟출력AO的值。

从레지스터# 40108到40110的AO请求예제，针对设备的SlaveID주소17。第一个레지스터的주소将是006B16진수=107，因为帐户是从0주소开始的。

Hex) | 필드名
11 | 设备주소 | 11 | 设备주소
03 | 功能代码 | 03 | 功能代码
00 | 第一个레지스터주소高바이트 | 06 | 更多的바이트数
6B | 第一个레지스터주소低바이트 | AE | #40108的레지스터 값高位
00 | 레지스터 수량高바이트 | 41 | #40108的레지스터 값低位
03 | 레지스터 수량低바이트 | 56 | #40109的레지스터 값高位
76 | CRC 검증和 | 52 | #40109的레지스터 값低位
87 | CRC 검증和 | 43 | #40110的레지스터 값高位
40 | #40110的레지스터 값低位
49 | CRC-16(Modbus)
AD | CRC-16(Modbus)

如何보내기Modbus RTU命令来읽기模拟입력？命令0x04

此命令用于읽기模拟입력AI的值。

从레지스터# 30009的AI请求예제，针对设备的SlaveID주소17。第一个레지스터的주소是000816진수=8，因为帐户是从0주소开始的。

如何보내기Modbus RTU命令来쓰기离散출력？命令0x05

此命令用于记录DO数字출력的一个值。

值FF 0016진수将출력设置为ON。

值00 0016진수将출력设置为OFF。

所有其他值都无效，且不会影响출력值。

对这样的请求的正常响应是回声（响应中的重复请求），在DO状态已更改后返回。

예제，使用设备的SlaveID주소17的레지스터# 173的DO记录。레지스터주소为00AC16진수=172，因为从0주소开始记录。

如何보내기Modbus RTU命令来记录模拟출력？命令0x06

此命令用于记录模拟출력AO的一个值。

예제，使用设备的SlaveID주소17的레지스터# 40002的AO记录。第一个레지스터的주소为000116진수=1，因为从0주소开始记录。

如何보내기Modbus RTU命令来쓰기多个离散引脚？命令0x0F

此命令用于记录DO数字출력的多个值。

예제，쓰기多个DO，从设备的SlaveID주소17的레지스터# 20到# 29。레지스터주소为001316진수=19，因为从0주소开始记录。

答案返回已记录的레지스터 수량。

如何보내기Modbus RTU命令来记录多个模拟출력？命令0x10

此命令用于记录模拟출력AO的多个值。

예제，记录多个AO，从设备的SlaveID주소17的레지스터# 40002和# 40003。第一个레지스터的주소为000116진수=1，因为从0주소开始记录。

Modbus请求的错误

如果设备수신到一个请求，但无法处理该请求，该设备将以错误代码进行响应。

响应将包含修改后的功能代码，高位바이트为1。

예제：

带有错误的请求和响应예제：

错误代码설명

01 | 不能处理已接受的功能代码。
02 | 请求中指定的데이터주소不可用。
03 | 查询데이터필드中包含的值是无效值。
04 | 슬레이브尝试执行请求的操作时发生不可恢复的错误。
05 | 슬레이브已接受请求并正在处理，但需要较长时间。此响应防止主机生成超时错误。
06 | 슬레이브正忙于处理命令。主机在슬레이브空闲时必须重复消息。
07 | 슬레이브无法执行请求中指定的程序功能。使用功能번호13或14的不成功的程序请求返回此代码。主机必须从슬레이브请求诊断信息或错误信息。
08 | 슬레이브在읽기扩展内存时检测到奇짝수 패리티错误。主机可以重复请求，但通常在这种情况下需要维修。