http://ipc2u.ru/articles/prostye-resheniya/modbus-rtu/
04:09 10.12.2016
Наборы
Избранное
Избранное
Избранные товары
Цена по запросу
Регистрация / Авторизация
Авторизация
Логин:
Пароль:


Забыли пароль? Регистрация
Забыли пароль?
E-mail:
Для восстановления пароля введите e-mail, указанный при регистрации. На ваш e-mail будет выслано письмо с дальнейшими инструкциями.
Промышленная автоматизация

+7 (495) 232-02-07, sales@ipc2u.ru
Корзина
Цена по запросу
Скидка -
Всего:

Просто о Modbus RTU с подробным описанием и примерами

Из данной статьи вы узнаете о протоколе Modbus RTU, который широко применяется в АСУ ТП. Модификация протокола Modbus RTU в сетях Ethernet – это Modbus TCP, о котором написано в этой статье.

Оглавление:

Описание протокола Modbus RTU

Modbus —коммуникационный протокол, основан на архитектуре ведущий-ведомый (master-slave). Использует для передачи данных интерфейсы RS-485, RS-422, RS-232, а также Ethernet сети TCP/IP (протокол Modbus TCP).

Сообщение Modbus RTU состоит из адреса устройства SlaveID, кода функции, специальных данных в зависимости от кода функции и CRC контрольной суммы.

SlaveIDКод функцииСпециальные данныеCRC

Если отбросить SlaveID адрес и CRC контрольную сумму, то получится PDU, Protocol Data Unit.

SlaveID – это адрес устройства, может принимать значение от 0 до 247, адреса с 248 до 255 зарезервированы.

Данные в модуле хранятся в 4 таблицах.

Две таблицы доступны только для чтения и две для чтения-записи.

В каждой таблице помещается 9999 значений.

Номер регистраАдрес регистра HEXТипНазваниеТип
1-99990000 до 270EЧтение-записьDiscrete Output CoilsDO
10001-199990000 до 270EЧтениеDiscrete Input ContactsDI
30001-399990000 до 270EЧтениеAnalog Input RegistersAI
40001-499990000 до 270EЧтение-записьAnalog Output Holding RegistersAO

В сообщении Modbus используется адрес регистра.

Например, первый регистр AO Holding Register, имеет номер 40001, но его адрес равен 0000.

Разница между этими двумя величинами есть смещение offset.

Каждая таблица имеет свое смещение, соответственно: 1, 10001, 30001 и 40001.

Ниже приведен пример запроса Modbus RTU для получения значения AI аналогового выхода (holding registers) из регистров от #40108 до 40110 с адресом устройства 17.

11 03 006B 0003 7687

11Адрес устройства SlaveID (17 = 11 hex)
03Функциональный код Function Code (читаем Analog Output Holding Registers)
006BАдрес первого регистра (40108-40001 = 107 =6B hex)
0003Количество требуемых регистров (чтение 3-х регистров с 40108 по 40110)
7687Контрольная сумма CRC

В ответе от Modbus RTU Slave устройства мы получим:

11 03 06 AE41 5652 4340 49AD

Где:

11Адрес устройства (17 = 11 hex)SlaveID
03Функциональный кодFunction Code
06Количество байт далее (6 байтов идут следом)Byte Count
AEЗначение старшего разряда регистра (AE hex)Register value Hi (AO0)
41Значение младшего разряда регистра (41 hex)Register value Lo (AO0)
56Значение старшего разряда регистра (56 hex)Register value Hi (AO1)
52Значение младшего разряда регистра (52 hex)Register value Lo (AO1)
43Значение старшего разряда регистра (43 hex)Register value Hi (AO2)
40Значение младшего разряда регистра (40 hex)Register value Lo (AO2)
49Контрольная суммаCRC value Hi
ADКонтрольная суммаCRC value Lo

Регистр аналогового выхода AO0 имеет значение AE 41 HEX или 44609 в десятичной системе.

Регистр аналогового выхода AO1 имеет значение 56 52 HEX или 22098 в десятичной системе.

Регистр аналогового выхода AO2 имеет значение 43 40 HEX или 17216 в десятичной системе.

Значение AE 41 HEX - это 16 бит 1010 1110 0100 0001, может принимать различное значение, в зависимости от типа представления.

Значение регистра 40108 при комбинации с регистром 40109 дает 32 бит значение.

Пример представления.

Тип представленияДиапазон значенийПример в HEXБудет в десятичной форме
16-bit unsigned integer0 до 65535AE4144,609
16-bit signed integer-32768 до 32767AE41-20,927
two character ASCII string2 знакаAE41® A
discrete on/off value0 и 100010001
32-bit unsigned integer0 до 4,294,967,295AE41 56522,923,517,522
32-bit signed integer-2,147,483,648 до 2,147,483,647AE41 5652-1,371,449,774
32-bit single precision IEEE floating point number1,2·10−38 до 3,4×10+38AE41 5652-4.395978 E-11
four character ASCII string4 знакаAE41 5652® A V R

Какие бывают команды Modbus RTU?

Приведем таблицу с кодами функций чтения и записи регистров Modbus RTU.

Код функцииЧто делает функцияТип значенияТип доступа
01 (0x01)Чтение DORead Coil StatusДискретноеЧтение
02 (0x02)Чтение DIRead Input StatusДискретноеЧтение
03 (0x03)Чтение AORead Holding Registers16 битноеЧтение
04 (0x04)Чтение AIRead Input Registers16 битноеЧтение
05 (0x05)Запись одного DOForce Single CoilДискретноеЗапись
06 (0x06)Запись одного AOPreset Single Register16 битноеЗапись
15 (0x0F)Запись нескольких DOForce Multiple CoilsДискретноеЗапись
16 (0x10)Запись нескольких AOPreset Multiple Registers16 битноеЗапись

Как послать команду Modbus RTU на чтение дискретного вывода? Команда 0x01

Эта команда используется для чтения значений дискретных выходов DO.

В запросе PDU задается начальный адрес первого регистра DO и последующее количество необходимых значений DO. В PDU значения DO адресуются, начиная с нуля.

Значения DO в ответе находятся в одном байте и соответствуют значению битов.

Значения битов определяются как 1 = ON и 0 = OFF.

Младший бит первого байта данных содержит значение DO адрес которого указывался в запросе. Остальные значения DO следуют по нарастающей к старшему значению байта. Т.е. справа на лево.

Если запрашивалось меньше восьми значений DO, то оставшиеся биты в ответе будут заполнены нулями (в направлении от младшего к старшему байту). Поле Byte Count Количество байт далее указывает количество полных байтов данных в ответе.

Пример запроса DO с 20 по 56 для SlaveID адреса устройства 17. Адрес первого регистра будет 0013 hex = 19, т.к. счет ведется с 0 адреса (0014 hex = 20, -1 смещение нуля = получаем 0013 hex = 19).

БайтЗапросБайтОтвет
(Hex)Название поля(Hex)Название поля
11Адрес устройства11Адрес устройства
01Функциональный код01Функциональный код
00Адрес первого регистра Hi байт05Количество байт далее
13Адрес первого регистра Lo байтCDЗначение регистра DO 27-20 (1100 1101)
00Количество регистров Hi байт6BЗначение регистра DO 35-28 (0110 1011)
25Количество регистров Lo байтB2Значение регистра DO 43-36 (1011 0010)
0EКонтрольная сумма CRC0EЗначение регистра DO 51-44 (0000 1110)
84Контрольная сумма CRC1BЗначение регистра DO 56-52 (0001 1011)
45Контрольная сумма CRC
E6Контрольная сумма CRC

Состояния выходов DO 27-20 показаны как значения байта CD hex, или в двоичной системе 1100 1101.

В регистре DO 56-52 5 битов справа были запрошены, а остальные биты заполнены нулями до полного байта (0001 1011).

Каналы---DO 56DO 55DO 54DO 53DO 52
Биты00011011
Hex1B

Как послать команду Modbus RTU на чтение дискретного ввода? Команда 0x02

Эта команда используется для чтения значений дискретных входов DI.

Пример запроса DI с регистров от #10197 до 10218 для SlaveID адреса устройства 17. Адрес первого регистра будет 00C4 hex = 196, т.к. счет ведется с 0 адреса.

БайтЗапросБайтОтвет
(Hex)Название поля(Hex)Название поля
11Адрес устройства11Адрес устройства
02Функциональный код02Функциональный код
00Адрес первого регистра Hi байт03Количество байт далее
C4Адрес первого регистра Lo байтACЗначение регистра DI 10204-10197 (1010 1100)
00Количество регистров Hi байтDBЗначение регистра DI 10212-10205 (1101 1011)
16Количество регистров Lo байт35Значение регистра DI 10218-10213 (0011 0101)
BAКонтрольная сумма CRC20Контрольная сумма CRC
A9Контрольная сумма CRC18Контрольная сумма CRC

Как послать команду Modbus RTU на чтение аналогового вывода? Команда 0x03

Эта команда используется для чтения значений аналоговых выходов AO.

Пример запроса AO с регистров от #40108 до 40110 для SlaveID адреса устройства 17. Адрес первого регистра будет 006B hex = 107, т.к. счет ведется с 0 адреса.

БайтЗапросБайтОтвет
(Hex)Название поля(Hex)Название поля
11Адрес устройства11Адрес устройства
03Функциональный код03Функциональный код
00Адрес первого регистра Hi байт06Количество байт далее
6BАдрес первого регистра Lo байтAEЗначение регистра Hi #40108
00Количество регистров Hi байт41Значение регистра Lo #40108
03Количество регистров Lo байт56Значение регистра Hi #40109
76Контрольная сумма CRC52Значение регистра Lo #40109
87Контрольная сумма CRC43Значение регистра Hi #40110
40Значение регистра Lo #40110
49Контрольная сумма CRC
ADКонтрольная сумма CRC

Как послать команду Modbus RTU на чтение аналогового ввода? Команда 0x04

Эта команда используется для чтения значений аналоговых входов AI.

Пример запроса AI с регистра #30009 для SlaveID адреса устройства 17. Адрес первого регистра будет 0008 hex = 8, т.к. счет ведется с 0 адреса.

БайтЗапросБайтОтвет
(Hex)Название поля(Hex)Название поля
11Адрес устройства11Адрес устройства
04Функциональный код04Функциональный код
00Адрес первого регистра Hi байт02Количество байт далее
08Адрес первого регистра Lo байт00Значение регистра Hi #30009
00Количество регистров Hi байт0AЗначение регистра Lo #30009
01Количество регистров Lo байтF8Контрольная сумма CRC
B2Контрольная сумма CRCF4Контрольная сумма CRC
98Контрольная сумма CRC

Как послать команду Modbus RTU на запись дискретного вывода? Команда 0x05

Эта команда используется для записи одного значения дискретного выхода DO.

Значение FF 00 hex устанавливает выход в значение включен ON.

Значение 00 00 hex устанавливает выход в значение выключен OFF.

Все остальные значения недопустимы и не будут влиять значение на выходе.

Нормальный ответ на такой запрос - это эхо (повтор запроса в ответе), возвращается после того, как состояние DO было изменено.

Пример записи в DO с регистром #173 для SlaveID адреса устройства 17. Адрес регистра будет 00AC hex = 172, т.к. счет ведется с 0 адреса.

БайтЗапросБайтОтвет
(Hex)Название поля(Hex)Название поля
11Адрес устройства11Адрес устройства
05Функциональный код05Функциональный код
00Адрес первого регистра Hi байт00Адрес первого регистра Hi байт
ACАдрес первого регистра Lo байтACАдрес первого регистра Lo байт
FFЗначение Hi байтFFЗначение Hi байт
00Значение Lo байт00Значение Lo байт
4EКонтрольная сумма CRC4EКонтрольная сумма CRC
8BКонтрольная сумма CRC8BКонтрольная сумма CRC

Состояние выхода DO173 поменялось с выключен OFF на включен ON.

Как послать команду Modbus RTU на запись аналогового вывода? Команда 0x06

Эта команда используется для записи одного значения аналогового выхода AO.

Пример записи в AO с регистром #40002 для SlaveID адреса устройства 17. Адрес первого регистра будет 0001 hex = 1, т.к. счет ведется с 0 адреса.

БайтЗапросБайтОтвет
(Hex)Название поля(Hex)Название поля
11Адрес устройства11Адрес устройства
06Функциональный код06Функциональный код
00Адрес первого регистра Hi байт00Адрес первого регистра Hi байт
01Адрес первого регистра Lo байт01Адрес первого регистра Lo байт
00Значение Hi байт00Значение Hi байт
03Значение Lo байт03Значение Lo байт
9AКонтрольная сумма CRC9AКонтрольная сумма CRC
9BКонтрольная сумма CRC9BКонтрольная сумма CRC

Как послать команду Modbus RTU на запись нескольких дискретных выводов? Команда 0x0F

Эта команда используется для записи нескольких значений дискретного выхода DO.

Пример записи в несколько DO с регистрами от #20 до #29 для SlaveID адреса устройства 17. Адрес регистра будет 0013 hex = 19, т.к. счет ведется с 0 адреса.

БайтЗапросБайтОтвет
(Hex)Название поля(Hex)Название поля
11Адрес устройства11Адрес устройства
0FФункциональный код0FФункциональный код
00Адрес первого регистра Hi байт00Адрес первого регистра Hi байт
13Адрес первого регистра Lo байт13Адрес первого регистра Lo байт
00Количество регистров Hi байт00Кол-во записанных рег. Hi байт
0AКоличество регистров Lo байт0AКол-во записанных рег. Lo байт
02Количество байт далее26Контрольная сумма CRC
CDЗначение байт DO 27-20 (1100 1101)99Контрольная сумма CRC
01Значение байт DO 29-28 (0000 0001)
BFКонтрольная сумма CRC
0BКонтрольная сумма CRC

В ответе возвращается количество записанных регистров.

Как послать команду Modbus RTU на запись нескольких аналоговых выводов? Команда 0x10

Эта команда используется для записи нескольких значений аналогового выхода AO.

Пример записи в несколько AO с регистрами #40002 и #40003 для SlaveID адреса устройства 17. Адрес первого регистра будет 0001 hex = 1, т.к. счет ведется с 0 адреса.

БайтЗапросБайтОтвет
(Hex)Название поля(Hex)Название поля
11Адрес устройства11Адрес устройства
10Функциональный код10Функциональный код
00Адрес первого регистра Hi байт00Адрес первого регистра Hi байт
01Адрес первого регистра Lo байт01Адрес первого регистра Lo байт
00Количество регистров Hi байт00Кол-во записанных рег. Hi байт
02Количество регистров Lo байт02Кол-во записанных рег. Lo байт
04Количество байт далее12Контрольная сумма CRC
00Значение Hi 4000298Контрольная сумма CRC
0AЗначение Lo 40002
01Значение Hi 40003
02Значение Lo 40003
C6Контрольная сумма CRC
F0Контрольная сумма CRC

Какие бывают ошибки запроса Modbus?

Если устройство получило запрос, но запрос не может быть обработан, то устройство ответит кодом ошибки.

Ответ будет содержать измененный Функциональный код, старший бит будет равен 1.

Пример:

БылоСтало
Функциональный код в запросеФункциональный код ошибки в ответе
01 (01 hex) 0000 0001129 (81 hex) 1000 0001
02 (02 hex) 0000 0010130 (82 hex) 1000 0010
03 (03 hex) 0000 0011131 (83 hex) 1000 0011
04 (04 hex) 0000 0100132 (84 hex) 1000 0100
05 (05 hex) 0000 0101133 (85 hex) 1000 0101
06 (06 hex) 0000 0110134 (86 hex) 1000 0110
15 (0F hex) 0000 1111143 (8F hex) 1000 1111
16 (10 hex) 0001 0000144 (90 hex) 1001 0000

Пример запроса и ответ с ошибкой:

БайтЗапросБайтОтвет
(Hex)Название поля(Hex)Название поля
0AАдрес устройства0AАдрес устройства
01Функциональный код81Функциональный код с измененным битом
04Адрес первого регистра Hi байт02Код ошибки
A1Адрес первого регистра Lo байтB0Контрольная сумма CRC
00Количество регистров Hi байт53Контрольная сумма CRC
01Количество регистров Lo байт
ACКонтрольная сумма CRC
63Контрольная сумма CRC

Расшифровка кодов ошибок

01Принятый код функции не может быть обработан.
02Адрес данных, указанный в запросе, недоступен.
03Значение, содержащееся в поле данных запроса, является недопустимой величиной.
04Невосстанавливаемая ошибка имела место, пока ведомое устройство пыталось выполнить затребованное действие.
05Ведомое устройство приняло запрос и обрабатывает его, но это требует много времени. Этот ответ предохраняет ведущее устройство от генерации ошибки тайм-аута.
06Ведомое устройство занято обработкой команды. Ведущее устройство должно повторить сообщение позже, когда ведомое освободится.
07Ведомое устройство не может выполнить программную функцию, заданную в запросе. Этот код возвращается для неуспешного программного запроса, использующего функции с номерами 13 или 14. Ведущее устройство должно запросить диагностическую информацию или информацию об ошибках от ведомого.
08Ведомое устройство при чтении расширенной памяти обнаружило ошибку паритета. Ведущее устройство может повторить запрос, но обычно в таких случаях требуется ремонт.

Программы для работы с протоколом Modbus RTU

Ниже перечислены программы, которые облегчают работу с Modbus.

DCON Utility Pro с поддержкой Modbus RTU, ASCII, DCON. Скачать

Modbus Master Tool с поддержкой Modbus RTU, ASCII, TCP. Скачать

Modbus TCP client с поддержкой Modbus TCP. Скачать

Оборудование с поддержкой протокола Modbus RTU


За более подробной информацией обращайтесь к специалистам IPC2U по телефону: +7 (495) 232 0207 или по e-mail: sales@ipc2u.ru

Статьи по теме

Подробное описание протокола Modbus TCP с примерами команд
28.07.2016
В данной статье описывается протокол Modbus TCP с подробным разбором команд.
Как удлинить линию Ethernet?
05.07.2016
В данной статье описываются оборудование и методы удлинения линии Ethernet.
Как увеличить количество COM портов на компьютере?
30.05.2016
В данной статье описывается оборудование для увеличения количества COM портов.
Как удлинить сеть с интерфейсом RS-232, RS-422 и RS-485?
14.04.2016
В данной статье описываются реальные примеры и оборудование для удлинения сети с интерфейсом RS-232, RS-422 и RS-485.
http://ipc2u.ru/articles/prostye-resheniya/modbus-rtu/
04:09 10.12.2016