1、華中科技大學控制系測控所2022-6-101測控技術與系統測控技術與系統第九章 現場總線技術測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-102本章主要內容本章主要內容 現場總線概述現場總線概述1 現場總線舉例現場總線舉例MODBUS3 常用通信接口簡介常用通信接口簡介2測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1039.1 9.1 現場總線概述現場總線概述知識點知識點v 現場總線技術的知識點：定義發展過程發展趨勢優點歸屬范疇現場總線與ISO/OSI網絡模型1. 現場總線控制系統測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現

2、場總線技術現場總線技術2022-6-1049.1.1 9.1.1 現場總線概述現場總線概述（1 1）定義）定義v（1）現場總線）現場總線(Field Bus)的定義的定義 “現場總線是連接智能現場設備智能現場設備和自動化系統自動化系統的數字式數字式、雙向傳輸、多分支結構雙向傳輸、多分支結構的通信網絡通信網絡” 現場總線以串行通信方式取代傳統的420mA的模擬信號，一條現場總線可為眾多的可尋址現場設備可尋址現場設備實現多點連接，支持底層的現場智能設備與高層的系統利用公用傳輸介質交換信息。v現場總線技術的現場總線技術的核心核心是其是其通信協議通信協議FF的定義基本基本概念概念測控技術與系統測控技術

3、與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1059.1.2 9.1.2 現場總線概述現場總線概述（2 2）發展過程）發展過程發展發展過程過程（2 2）現場總線發展過程）現場總線發展過程測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-106v 現狀：現場總線未能形成一種統一的國際標準 主要有兩方面原因： 一是技術方面的原因，由于現場總線是應用于現場過程控制的通信網絡，涉及到許多底層設備的不同行業標準和用戶習慣的繼承，以及不同類型網絡互連的協議制定； 另一方面是商業利益，各廠家都希望自己的技術在標準中占有更大份額，以便使國際標準給自己帶來更大利益，互

4、不相讓，導致了目前多種現場總線共存的局面。9.1.2 9.1.2 現場總線概述現場總線概述（2 2）發展過程續）發展過程續測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1079.1.2 9.1.2 現場總線概述現場總線概述（2 2）發展過程續）發展過程續v現場總線標準大事記現場總線標準大事記20世紀70年代：現場總線技術萌芽20世紀80年代：現場總線標準開始發展20世紀90年代初：形成幾種較有影響的標準1994-1995年：現場總線基金會(FF)成立2000.1.4：IEC TC65通過IEC61158決議，規定了8種現場總線國際標準，后來又由其他標準化組織通

5、過了3種現場總線*IEC:國際電工委員會 International Electro-techincal commission*FF:Fieldbus Foundation測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1089.1.2 9.1.2 現場總線概述現場總線概述（2 2）發展過程續）發展過程續國際國際現場現場總線總線標準標準測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1099.1.2 9.1.2 現場總線概述現場總線概述（2 2）發展過程續）發展過程續12種種國際國際現場現場總線總線標準標準v另外一種不得不說一下的

6、現場總線：另外一種不得不說一下的現場總線： HART總線總線vHART總線是模擬信號標準和現場總線之間的一種過渡性協議vHART總線通過在420mA信號上疊加交流載波信號進行數字通信，從而能在保證傳統模擬信號兼容的基礎上，具有現場總線的優勢。vHART總線還將在較長的時間廣泛的存在測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10109.1.3 9.1.3 現場總線概述現場總線概述（3 3）發展趨勢）發展趨勢發展發展趨勢趨勢v（3 3）現場總線的發展趨勢）現場總線的發展趨勢 與以太網的融合與以太網的融合目前許多廠商已經開始將現場總線協議與EthernetTCP

7、IP協議進行整合。包括：1、Control Net、Device Net和 EthernetIP 聯合推出CIP(Control and Information Protoco1)；2、Foundation Field bus推出HSE HighSpeed Ethernet)；3、Profibus推出ProfiNetv 以太網網絡以太網網絡 供電問題供電問題測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10119.1.4 9.1.4 現場總線概述現場總線概述（4 4）優點）優點優點優點v模擬信號（420mA）互連的缺點： 一對一結構；單向通信；抗干擾能力差 v

8、現場總線的優點：（1）結構簡潔，安裝維護方便結構簡潔，安裝維護方便：一對N 結構， 雙向通信，布線成本，設備管理（2）可靠性高：抗干擾能力強（3）信息集成能力強：設備信息，儀表參數，故障診斷，測控管一體化（4）互操作性和互用性：同標準儀表間（5）開放性：開放式互聯網絡（6）分散控制：控制功能分散到儀表，提高控制系統 整體可靠性（4）現場總線的優點）現場總線的優點測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10129.1.5 9.1.5 現場總線概述現場總線概述（5 5）歸屬范疇）歸屬范疇歸屬歸屬范疇范疇v（5）現場總線的歸屬范疇： 現場儀表間的通信網絡現場儀

9、表間的通信網絡。 現場總線是一種設備間完整的通信通道，包括物理層、數據鏈路和應用層等。 現場總線既有別于芯片內總線、芯片間總線、板間總線，也有別于控制系統的上層通信網絡。測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10139.1.6 9.1.6 現場總線概述現場總線概述（6 6）與與ISO/OSIISO/OSI網絡模型關系網絡模型關系（6 6）現場總線與）現場總線與ISO/OSIISO/OSI參考模型的關系參考模型的關系v 現場總線的要求：現場總線的要求：實時性實時性，可靠性可靠性v 現場總線的通信協議符合現場總線的通信協議符合ISO的的OSI參考模型：通常

10、使用其中參考模型：通常使用其中的一、二、七層協議的一、二、七層協議用戶X 用戶Y第七層第七層 應用應用 應用應用第六層 表示 表示第五層 會話 會話第四層 傳送 傳送第三層 網絡 網絡第二層第二層 鏈接鏈接 鏈接鏈接第一層第一層 物理物理 物理物理通信通信協議協議測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1014管理集中 控制分散9.1.7 9.1.7 現場總線概述現場總線概述（7 7）現場總線控制系統）現場總線控制系統v 現場總線技術發展帶來控制系統結構的現場總線技術發展帶來控制系統結構的變革變革： 現場總線控制系統現場總線控制系統(FCS：Fieldb

11、us Control System)v 控制系統的發展歷史：控制系統的發展歷史：FCS控制分散更徹底集中控制獨立控制 FCS系統系統 DCS系統系統 集中控制系統集中控制系統 單回路控制系統單回路控制系統（3 3）現場總線的發展趨勢）現場總線的發展趨勢 測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1015DCS結構結構vDCS的三級結構：現場級、控制級和監控級操作站工程師站管理計算機控制站變送器變送器執行器執行器監控級控制級現場級.控制站變送器變送器執行器執行器.標準現場信號和數據總線局域網9.1.7 9.1.7 現場總線概述現場總線概述（7 7）現場總線控

12、制系統續）現場總線控制系統續測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1016FCS結構結構vFCS的兩級結構:智能現場儀表、工作站H1H1H1H1H1H2H2. . . . . . . . . .現場智能化設備（可達124臺）現場智能化設備（可達32臺）現場智能化設備（可達32臺）網橋現場總線協議 控制服務器工程師工作站操作員工作站維護員工作站圖圖 FF現場總線現場總線控制系統結構控制系統結構 9.1.7 9.1.7 現場總線概述現場總線概述（7 7）現場總線控制系統續）現場總線控制系統續測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術

13、2022-6-1017FCS的優的優勢勢vDCS：三級結構（現場儀表、控制站和操作站）vFCS：兩級結構（智能現場儀表、工作站）v完成轉變的兩個關鍵因素： 現場總線現場總線和智能儀表智能儀表控制站的功能分散控制站的功能分散到智能儀表中，到智能儀表中，可靠性更高可靠性更高9.1.7 9.1.7 現場總線概述現場總線概述（7 7）現場總線控制系統續）現場總線控制系統續測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1018現狀現狀vDCS和FCS的應用現狀：二者現階段共存，共同發展vDCS系統也擴展了現場總線接口，可以和部分現場總線設備互連v一些現場總線設備除具有現

14、場總線接口外，也具有420mA模擬信號標準9.1.7 9.1.7 現場總線概述現場總線概述（7 7）現場總線控制系統續）現場總線控制系統續測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10199.2 9.2 常用通信接口簡介常用通信接口簡介v（1）通信接口的基本概念： 一般電子儀表電路系統的數字電路系統為TTL電平或CMOS電平。 在通信系統中，為了提高通信抗干擾性，一般具有特殊的電平設計和編碼規則。 通信接口即指完成一般電路系統與完成一般電路系統與特定通信標準間的電平或（和）邏輯轉特定通信標準間的電平或（和）邏輯轉換。換。測控技術與系統測控技術與系統第九章第

15、九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10209.2 9.2 常用通信接口簡介常用通信接口簡介v這里補充介紹比較常用的兩個物理層協議：RS232和RS485vRS232和RS485都是：美國電子工業聯盟（EIA）制定的串行數據通信的接口標準，規定了其機械、電氣、功能和過程特性測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10219.2 9.2 常用通信接口簡介常用通信接口簡介v二者的差別：二者的差別：RS232是：異步通信接口，點對點，短距離是：異步通信接口，點對點，短距離(15m)RS485是：半雙工，是：半雙工，1對對N，長距離（，長距離（1200m

16、）v造成這種差別的主要原因是造成這種差別的主要原因是二者信號驅動和二者信號驅動和接收的方式接收的方式不同不同測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10229.2 9.2 常用通信接口簡介常用通信接口簡介單端驅動單端驅動單端接收單端接收RS232平衡驅動平衡驅動差分接收差分接收RS485負邏輯測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10239.2 9.2 常用通信接口簡介常用通信接口簡介vRS232電平轉換 由于 RS232和RS485 的標準電平和 TTL (CMOS) 電平不同，所以微機內部系統與RS232和R

17、S485連接需要進行電平轉換！RS232電平轉換芯片測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10249.2 9.2 常用通信接口簡介常用通信接口簡介終端電阻終端電阻使能端使能端vRS485電平轉換 問：問： 當總線上有兩個當總線上有兩個以上設備使能發以上設備使能發送會發生什么情送會發生什么情況？況？測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10259.2 9.2 常用通信接口簡介常用通信接口簡介v單片機的串口結構和操作 單片機的串口包括RXD、TXD和信號地三線，可以在電平轉換后電平轉換后用RS232的三線連接方式和

18、PC機進行通信。 單片機的串行通信通常是用硬件實現的硬件實現的。 發送數據時發送數據時：向串行寄存器送入數據后，硬件即可按照設定的數據格式和波特率串行發送數據。 接收數據時接收數據時：硬件自動接收串行數據，接收完一個數據后，將產生中斷或設置相應的數據就緒標志。 單片機中通常不設計接收和發送緩沖區，所以當單片機中通常不設計接收和發送緩沖區，所以當接收到的數據不能及時處理的話，數據將會丟失。接收到的數據不能及時處理的話，數據將會丟失。 測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10269.2 9.2 常用通信接口簡介常用通信接口簡介vPC機的串口結構和操作1、

19、PC機串口結構：機串口結構： PC機的串口包括有RS232的電平轉換電路，其串口輸出即RS232標準。 用串行接口芯片實現串行通信的協議，一般具有有接收緩沖區接收緩沖區和發送發送緩沖區緩沖區。2、 PC機串口操作：機串口操作： 主要工作都是在軟件編程里。 在windows下可以有多種編程手段：文件讀取法文件讀取法、串口控件串口控件、多線程多線程設計設計等。 基本的操作方式可以采用查詢方式查詢方式或者消息驅動方式消息驅動方式(事件驅動方式事件驅動方式)。 需要注意的是，和其他軟件編程不同的是，串口的數據發送和接收需要注意的是，和其他軟件編程不同的是，串口的數據發送和接收都是需要一定的時間的。都是

20、需要一定的時間的。測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10279.2 9.2 常用通信接口簡介常用通信接口簡介vPC機通過RS232和RS485和儀表互連RS232互連RS485互連測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-10289.4 MODBUS9.4 MODBUS總線介紹總線介紹- -主要內容主要內容一、概述一、概述二、二、Modbus應用協議規范應用協議規范 三、三、Modbus協議在串行鏈路上的實現協議在串行鏈路上的實現四、四、Modbus協議在協議在TCP/IP簡介簡介測控技術與系統測控技術與系統第

21、九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1029一、概一、概 述述q1979年Modicon公司(現法國Schneider 的一部分)提出的Modbus，最初作為工業串行鏈路的事實標準q1997年Schneider電氣在TCP/IP上實現Modbus協議 qModbus和Modbus TCP/IP也被IEC 61158國際標準承認為一種現場總線 q2004年Modbus作為我國國家標準： 國家標準國家標準GB/T19582-2008GB/T19582-2008 “基于基于ModbusModbus協議的工業自動化網絡規范協議的工業自動化網絡規范” ” 測控技術與系統測控技術與系統第九章

22、第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1030一、概一、概 述述qIANA委員會給施耐德電氣公司分配了已為大家熟知的TCP 502端口，以專為Modbus協議保留，Modbus協議現在已經成為Internet標準。qModbus TCP/IP是唯一個被分配到互聯網端口的工業以太網 23 -Telnet 遠程登錄協議21 -FTP 文件傳輸協議161 -SNMP 簡單網絡管理協議25 -SMTP 簡單郵件傳輸協議53 -DNS 域名解析服務110 -POP3 郵局協議80 -HTTP 超文本傳輸協議67 -BOOTPS 引導程序協議服務器502 -Modbus MODBUS TCP端口

23、IANA:The Internet Assigned Numbers Authority互聯網數字分配機構 測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1031Modbus Modbus 協議協議 應用層協議應用層協議ModbusModbus Plus Plus 協議協議 ModbusModbus應用層協議，以及物理應用層協議，以及物理層和鏈路層的完整協議層和鏈路層的完整協議Modbus TCP/IP Modbus TCP/IP 協議協議 基于基于TCP/IPTCP/IP的的MODBUSMODBUS協議協議Modbus技術規范組成技術規范組成測控技術與系統測

24、控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1032PLC controlModbus 應用層報文傳輸協議應用層報文傳輸協議Modbus協議為應用層報文傳輸協議應用層報文傳輸協議，僅定義了通訊消息結構，一個Modbus信息楨包括從機地址從機地址、功能碼功能碼、數據區數據區和數據校驗碼數據校驗碼。可使用RS232RS232、RS422RS422和和RS485RS485端口端口，可以使用光纖光纖、無線無線等媒質實現通訊，廣泛應用在智能設備之間進行主、從方式通訊主、從方式通訊。Modbus協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它制定了消息域

25、格局和內容的公共格式。當在一Modbus網絡上通信時，此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址設備地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息并用Modbus協議發出。在其它網絡上，包含了Modbus協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網絡地址網絡地址、路由路徑路由路徑及錯誤檢測錯誤檢測的方法。 測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1033Modbus PlusModbus Plus是一種典型的令牌環網典型的令牌環網，完整定義了通訊協議、網絡結構、連接電纜（或者光纜）等方面的

26、性能指標。網絡中的設備通過“令牌令牌”的方式實現數據的交換，嚴格定義了令牌的傳遞方式，數據校驗以及通訊端口等方面的技術參數。Modbus plus總線協議是一種異步半雙工通訊的對等網絡協異步半雙工通訊的對等網絡協議議，物理接口為RS485RS485，通訊介質采用屏蔽雙絞線或光纖。在鏈路層，Modbus plus采用IEEE802.2邏輯鏈路控制協議和IEEE802.4令牌總線媒體訪問控制協議。在應用層，Modbus plus采用Modbus的通訊協議，主要包括寄存器讀寫、開關量I/O等命令。Modbus協議在Modbus plus網絡中使用時，要將傳遞的信息的內容進行相應的封裝，封裝格式有兩種

27、ASCIIASCII和RTURTU。Modbus plus可以采用雙電纜結構，允許Modbus plus在兩條獨立的電纜上通訊，實現網絡通訊線路的冗余備份，適合高可靠性的應用場合。測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1034Modbus TCP/IP由于Modbus主機/從機通信機理能很好地滿足確定性確定性的要求，非常適合以太網中的客戶機客戶機/ /服務器服務器的通信機理。1996年施耐德公司推出了基于以太網基于以太網TCP/IPTCP/IP的的ModbusModbus協議協議，即為Modbus TCP/IP協議，在工業自動化領域中，具有很高的性能價

28、格比，是一種真正開放的解決方案。施耐德公司的“透明工廠透明工廠”就是基于Modbus TCP/IP技術。目前Modbus TCP/IP已作為現場總線使用，在PLC設備中也內置網頁服務器，使以太網的遠程I/O設備具備了在網上瀏覽該遠程在網上瀏覽該遠程I/OI/O狀態的功能狀態的功能。在設備層、控制層和信息層中都可以采用Modbus TCP/IP技術，能在監控室或遠程瀏覽連接到網絡的所有設備和智能傳感器。由于以太網已得到廣泛地應用，技術成熟，設備成本低，使系統具有可延伸性可延伸性、靈活性靈活性和高性能價格比高性能價格比等特點。測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術202

29、2-6-1035Modbus通信棧通信棧 TCP 基于TCP的Modbus Modbus應用層 IP 以太網 物理層 Ethernet II /802.3 EIA/TIA-232或 EIA/TIA-485 主站/從站 物理層 MODBUS+ / HDLC 其它 其它 Modbus應用層協議應用層協議測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1036ModbusModbus是一種簡單客戶機是一種簡單客戶機/ /服務器應用協議服務器應用協議q客戶機能夠向服務器發送請求客戶機能夠向服務器發送請求q服務器分析請求，處理請求，向客戶機發送服務器分析請求，處理請求，向

30、客戶機發送應答應答1. Modbus應用協議應用協議測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1037通用通用Modbus幀結構協議數據單元幀結構協議數據單元 (PDU) (PDU)Modbus是一個可選擇部分使用的協議 q服務器可執行部分Modbus協議Modbus由公共功能碼和用戶定義的功能碼組成Modbus應用協議使用功能碼列表讀或寫數據，或者在遠程服務器上進行遠程處理q讀/寫寄存器列表，讀/寫比特列表q診斷，標識 附加地址 功能碼 數據 差錯校驗 ADU PDU ADU:應用數據單元PDU:協議數據單元測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場

31、總線技術現場總線技術2022-6-1038Modbus事務處理事務處理( (無差錯無差錯) )v當服務器對客戶機響應時，它使用功能當服務器對客戶機響應時，它使用功能碼域來指示正常（無差錯）碼域來指示正常（無差錯）響應或者出現某種差錯（稱為異常響應）響應或者出現某種差錯（稱為異常響應）v對于一個正常響應來說，服務器僅復制對于一個正常響應來說，服務器僅復制原始功能碼原始功能碼 功功能能碼碼 數數據據請請求求 客戶機 服務器 啟啟動動請請求求 執執行行操操作作 啟啟動動響響應應 接接收收響響應應 功功能能碼碼 數據響應 測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-

32、1039ModbusModbus事務處理事務處理( (異常響應異常響應) )SM6q對于異常響應，服務器將原始功能碼的最高有效位設置邏輯1后返回 q異常碼指示差錯類型 客戶機 服務器 啟啟動動請請求求 在在操操作作中中檢檢測測差差錯錯 啟啟動動差差錯錯 異異常常功功能能碼碼 接接收收響響應應 異異常常碼碼 功功能能碼碼 數數據據請請求求 測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1040v Modbus最初在最初在串行鏈路串行鏈路上的實現（最大上的實現（最大RS485ADU=256RS485ADU=256字節）字節） 限制了限制了Modbus PDU PD

33、U的長度。的長度。 v 因此，對串行鏈路通信來說，因此，對串行鏈路通信來說，Modbus PDU=256- PDU=256-服務器服務器地址（地址（1 1字節）字節）- -CRCCRC（2 2字節）字節）253253字節。字節。 v 從而：從而： RS232 / RS485 ADU = 253 RS232 / RS485 ADU = 253字節字節+ +服務器地址服務器地址(1(1字節字節) + ) + CRC (2CRC (2字節字節)= 256)= 256字節。字節。 TCP Modbus ADU = 253 TCP Modbus ADU = 253字節字節+ + MBAP (7MBAP

34、(7字節字節) = 260) = 260字節。字節。Modbus PDUPDU長度長度測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1041Modbus PDU結構結構qModbus請求PDU mb_req_pdu = function_code, request_data , function_code - 1字節 Modbus功能碼 request_data - n字節qModbus響應PDU mb_rsp_pdu = function_code, response_ data , function_code - 1字節 Modbus功能碼 respons

35、e_data - n字節qModbus異常響應PDU mb_excep_rsp_pdu = function_code, exception_code , function_code - 1字節 Modbus功能碼 + 0 x80 exception_code 1字節測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1042ModbusModbus的數據模型是以一組具有不同特征的表為基的數據模型是以一組具有不同特征的表為基礎建立的礎建立的四個基本表為：四個基本表為：Modbus 數據模型數據模型基本表基本表對象類對象類型型訪問類訪問類型型注釋注釋離散量輸入離散量輸

36、入單個位只讀I/O系統可提供這種類型數據線圈線圈單個位讀寫通過應用程序可改變這種類型數據輸入寄存器輸入寄存器16位字只讀I/O系統可提供這種類型數據保持寄存器保持寄存器16位字讀寫通過應用程序可改變這種類型數據測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1043Modbus公共功能碼的定義公共功能碼的定義 功能碼 碼子碼（十六進制） 數據訪問 位訪問物理離散量輸入讀離散量輸入02 02內部位或物理線圈讀線圈01 01寫單個線圈05 05寫多線圈15 0F 16位訪問輸入寄存器讀輸入寄存器04 04內部寄存器或物理輸出寄存器讀保持寄存器03 03寫單寄存器06

37、 06寫多寄存器16 10讀/寫多寄存器23 17屏蔽寫寄存器22 16讀FIFO隊列24 18文件記錄訪問讀文件記錄20614寫文件記錄21615 診 斷讀異常狀態07 診斷0800-18 獲得通信事件計數器11 OB獲得通信事件記錄12 0C報告從站ID17 11讀設備識別碼43142B其它封裝接口傳輸43 2B測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1044Modbus功能碼應用實例功能碼應用實例(1)(1) 讀線圈讀線圈01 01 (0 x01)(0 x01)請求響應* *N N寄存器的數量/8，如果余數不等于0，那么 N = N+1 錯誤功能碼

38、1字節0 x01起始地址2字節0 x0000 至0 xFFFF線圈數量2字節1至2000（0 x7D0）功能碼1字節0 x01字節計數1字節N*線圈狀態n字節nN或N+1功能碼1字節功能碼0 x80異常碼1字節01或02或03或04測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1045v讀多個寄存器讀多個寄存器03(0 x03)03(0 x03)請求 響應*N寄存器數量錯誤功能碼1字節0 x03起始地址2字節0 x0000至0 xFFFF寄存器數量2字節1至125（0 x7D）功能碼1字節0 x03字節數1字節2N*寄存器值N*2字節 差錯碼1字節0 x83異

39、常碼1字節01或02或03或04ModbusModbus功能碼應用實例功能碼應用實例(2)(2)測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1046Modbus功能碼應用實例功能碼應用實例(3)(3)v寫多個寄存器寫多個寄存器1616(0 x10)(0 x10)請求*N N寄存器數量響應錯誤功能碼1字節0 x10起始地址2字節0 x0000至0 xFFFF寄存器數量2字節0 x0001至0 x0078字節計數1字節2N*寄存器值N*2字節值功能碼1字節0 x10起始地址2字節0 x0000至0 xFFFF寄存器數量2字節1至123（0 x7B）差錯碼1字節0

40、 x90異常碼1字節01或02或03或04測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1047Modbus協議在串行鏈路上的實現 主要介紹Modbus協議在串行標準如RS232、RS485上的實現規范 EIA/TIA-485 (或 EIA/TIA-232) Modbus 主站/從站 Modbus應用協議層 客戶機/服務器 層ISO/OSI 模型 7應用層Modbus應用協議6表示層空5會話層空4傳輸層空3網絡層空2數據鏈路層Modbus串行鏈路協議 1物理層EIA/TIA-485 (或 EIA/TIA232)Modbus協議在串行鏈路上的實現測控技術與系統測

41、控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1048串行鏈路上的串行鏈路上的Modbus幀結構幀結構qModbus串行鏈路協議是一個主主/ /從協議從協議q網絡上的每個從站必須有唯一的地址（從1到247） q從站地址用于尋址從站設備，由主站發起q地址0:用于廣播模式，不需要響應qRS-485和RS-232 定義了標準的物理端口，提高互可操作性q兩種模式：ASCIIASCII碼模式碼模式和RTURTU模式模式 地址域 功能碼 數據 CRC (或 LRC) Modbus串串行行鏈鏈路路ADU Modbus PDU 測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技

42、術2022-6-1049Modbus串行傳輸模式串行傳輸模式 ASCII ASCII模式模式v 報文必須以報文必須以“:”:”開始開始v 報文必須以報文必須以“LFLFCR”CR”結束（換行結束（換行- -回車鍵碼）回車鍵碼）v 數據用十六進制數據用十六進制ASCIIASCII碼值表示碼值表示v 使用使用LRCLRC進行差錯校驗進行差錯校驗 起始 地址 功能碼 數據 LRC 結束 1個 字符 : 2個字符 2個字符 2個字符 2個字符 CR、LF 0至2x252個字符 Modbus串行傳輸模式串行傳輸模式 ASCII ASCII模式模式測控技術與系統測控技術與系統第九章第九章 現場總線技術現場總線技術2022-6-1050Mod