卓越信通TSC工业以太网知识百科----MODBUS TCP/IP（一） 点击：451 | 回复：3
发表于：2008-02-29 11:44:00
楼主
本内容由 [b]卓越信通TSC工业以太网交换机[/b] 提供
1．该规范的发展概况
原始版本1997年9月3日作为公共评论的草案。
再版1999年3月29日，即修订版1.0。
没有大的技术改动，仅作了补充说明。增加了附录A和B作为对一些常用执行问题的回应。
该MODBUS/TCP规范在万维网上公开发行。它表明开发者的意愿是把它作为工业自动化领域具有互用性的标准。
既然MODBUS和MODBUS/TCP作为事实上的“实际”标准，而且很多生产商已经实现了它的功能，此规范主要是阐述在互连网上具有普遍可用性的基于TCP通讯协议的MODBUS报文的特殊编码。
2. 概 述
MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的 “Intranet”和“Internet”环境中MODBUS报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s，I/O模块，以及连接其它简单域总线或 I/O模块的网关服务的。
MODBUS/TCP协议是作为一种（实际的）自动化标准发行的。既然MODBUS已经广为人知，该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而，本规 范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值，哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”。
它通过将配套报文类型“一致性等级”，区别那些普遍适用的和可选的，特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文。
2.1 面向连接
在MODBUS中，数据处理传统上是无国界的，使它们对由噪音引起的中断有高的抵抗力，而且在任一端只需要最小的维护信息。
编程操作，另一方面，期望一种面向连接的方法。这种方法对于简单变量通过唯一的“登录”符号完成，对于Modbus Plus变量，通过明确的“程序路径”容量来完成，而“程序路径”容量维持了一种双向连接直到被彻底击穿。
MODBUS/TCP处理两种情况。连接在网络协议层很容易被辨认，单一的连接可以支持多个独立的事务。此外，TCP允许很大数量的并发连接，因而很多情况下，在请求时重新连接或复用一条长的连接是发起者的选择。
熟悉MODBUS的开发者会感到惊讶：为什么面向连接TCP协议比面向数据报的UDP要应用广泛。主要原因是通过封装独立的“事务”在一个连接中，此连接 可被识别，管理和取消而无须请求客户和服务器采用特别的动作。这就使进程具有对网络性能变化的适应能力，而且容许安全特色如防火墙和代理可以方便的添加。
类似的推理被最初的万维网的开发者所采用，他们选用TCP及端口80去实现一个作为单一事务的最小的环球网询问。
2.2 数据编码
MODBUS 采用“big-endian”来表示地址和数据对象。
这就意味着当一个数字表示的数量大于所传输的单一字节，最大有效字节将首先被发送。例如：
16 bits 0x1234 将为 0x12 0x34
32 bits 0x12345678L 将为 0x12 0x34
0x56 0x78
2.3参考编号的解释
MODBUS将其数据模型建立在一系列具有不同特征的表的基础之上。这四个基本表如下
l 离散输入 单比特，由I/O系统提供，只读
l 离散输出 单比特，由应用程序更改，读写
l 输入寄存器 16比特，数值，由I/O系统提供 ，只读
l 输出寄存器 16比特，数值，由应用程序更改，读写
1．该规范的发展概况
原始版本1997年9月3日作为公共评论的草案。
再版1999年3月29日，即修订版1.0。
没有大的技术改动，仅作了补充说明。增加了附录A和B作为对一些常用执行问题的回应。
该MODBUS/TCP规范在万维网上公开发行。它表明开发者的意愿是把它作为工业自动化领域具有互用性的标准。
既然MODBUS和MODBUS/TCP作为事实上的“实际”标准，而且很多生产商已经实现了它的功能，此规范主要是阐述在互连网上具有普遍可用性的基于TCP通讯协议的MODBUS报文的特殊编码。
2. 概 述
MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的 “Intranet”和“Internet”环境中MODBUS报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s，I/O模块，以及连接其它简单域总线或 I/O模块的网关服务的。
MODBUS/TCP协议是作为一种（实际的）自动化标准发行的。既然MODBUS已经广为人知，该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而，本规 范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值，哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”。
它通过将配套报文类型“一致性等级”，区别那些普遍适用的和可选的，特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文。
2.1 面向连接
在MODBUS中，数据处理传统上是无国界的，使它们对由噪音引起的中断有高的抵抗力，而且在任一端只需要最小的维护信息。
编程操作，另一方面，期望一种面向连接的方法。这种方法对于简单变量通过唯一的“登录”符号完成，对于Modbus Plus变量，通过明确的“程序路径”容量来完成，而“程序路径”容量维持了一种双向连接直到被彻底击穿。
MODBUS/TCP处理两种情况。连接在网络协议层很容易被辨认，单一的连接可以支持多个独立的事务。此外，TCP允许很大数量的并发连接，因而很多情况下，在请求时重新连接或复用一条长的连接是发起者的选择。
熟悉MODBUS的开发者会感到惊讶：为什么面向连接TCP协议比面向数据报的UDP要应用广泛。主要原因是通过封装独立的“事务”在一个连接中，此连接 可被识别，管理和取消而无须请求客户和服务器采用特别的动作。这就使进程具有对网络性能变化的适应能力，而且容许安全特色如防火墙和代理可以方便的添加。
类似的推理被最初的万维网的开发者所采用，他们选用TCP及端口80去实现一个作为单一事务的最小的环球网询问。
2.2 数据编码
MODBUS 采用“big-endian”来表示地址和数据对象。
这就意味着当一个数字表示的数量大于所传输的单一字节，最大有效字节将首先被发送。例如：
16 bits 0x1234 将为 0x12 0x34
32 bits 0x12345678L 将为 0x12 0x34
0x56 0x78
2.3参考编号的解释
MODBUS将其数据模型建立在一系列具有不同特征的表的基础之上。这四个基本表如下
l 离散输入 单比特，由I/O系统提供，只读
l 离散输出 单比特，由应用程序更改，读写
l 输入寄存器 16比特，数值，由I/O系统提供 ，只读
l 输出寄存器 16比特，数值，由应用程序更改，读写
发表于：2008-02-29 11:46:00
1楼
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3. 一致性等级概述
当从草稿开始定义一种新的协议，有可能加强编码方式和阐述的一致性。MODBUS由于其先进的特性，已经在很多地方得到了实施，必须避免破坏它已经存在的实施。
因此，已经存在的成套的处理类型被划分出一致性等级：等级0代表普遍使用且总体上一致的功能；等级2代表有用的功能，但带有某些特性。现存装置的不适应于互用性的功能也已确认。
必须注意到，将来对该标准的扩充将定义附加的功能代码来处理现存事实标准不适用的情形。然而，被提议扩充的详细资料出现在本手册中将会另人误解。通过将代 码“随机的”发送或者即便是通过检查异常响应的类型来确定特别的目标装置是否支持特别的功能代码总是可能的，而且该方法将保证引入这些扩充的现使用的 MODBUS设备的连续的互用性。事实上，这就是当前功能代码的分级原则。
3.1等级0
这是最小的有用功能，对主站和从站来说。
读乘法寄存器 (fc 3)
写乘法寄存器 (fc 16)
3.2等级 1
这是附加的被普遍实现的和能共同使用的成套功能，正如前面介绍过的，许多从站把输入，输出，离散值和寄存器值作为同等的进行处理。
l 读线圈 (fc 1)
l 读离散输入 (fc 2)
l 读寄存器输入 (fc 4)
l 写线圈 (fc 5)
l 写单一寄存器 (fc 6)
l 读异常状态字 (fc 7)
此功能对于每一个从站系列显然具有不同的含义。
3.3等级 2
这些是需要HMI和管理等例行操作的数据传送功能。
l 强制型多路线圈 (fc 15)
l 读一般参考值 (fc 20)
该功能可以处理并发的多个请求，而且能接收32位的参考数值。当前的584和984PLC’s仅使用此功能接收类型6的参考值（扩展的寄存器文件）。
该功能最适于扩充以处理大的寄存器空间和缺少诸如“未定位”变量的参考值的数据对象。
l 写一般参考值 (fc 21)
此功能可以处理并发的多个请求，也可接收32位的参考数值。当前的584和984PLC’s仅使用此功能接收类型6的参考值（扩展的寄存器文件）。
该功能最适于扩充以处理大的寄存器空间和缺少诸如“未定位”变量的参考值的数据对象。
l 掩膜写寄存器 (fc 22)
l 读/写寄存器 (fc 23)
此功能把一定范围的寄存器输入和输出当作单一的处理事务。使用MODBUS是执行规则的带有I/O模块的状态影象交换的最好办法。
如此，高性能的通用的数据采集装置可以执行功能3，16和23，从而把快捷的数据规则交换（23）和执行特殊数据对象的需求询问或更新的能力结合起来（3和16）。
l 读FIFO队列 (fc 24)
一个有点专用的功能，打算将表结构的数据象FIFO（用到584/984上的FIN和FOUT功能模块）一样传送到主机。对于某种事件录入软件很有用。
3.4机器/厂家/网络的特殊功能
以下所有的功能，虽然在MODBUS协议手册中提到，但由于它们有很强的机器依赖性，因而不适于互用性的目的。
l 诊断 (fc 8)
l 编程 (484) (fc 9)
l 轮询 (484) (fc 10)
l 获取通讯事件计数器值(Modbus) (fc 11)
l 获取通讯事件记录(Modbus) (fc 12)
l 编程 (584/984) (fc 13)
l 轮询(584/984) (fc 14)
l 通告从站 ID (fc 17)
l 编程 (884/u84) (fc 18)
l 恢复通讯连接 (884/u84) (fc 19)
l 编程 (原理) (fc 40)
l 固件置换 (fc 125)
l 编程 (584/984) (fc 126)
l 通告本地地址 (Modbus) (fc 127)
3. 一致性等级概述
当从草稿开始定义一种新的协议，有可能加强编码方式和阐述的一致性。MODBUS由于其先进的特性，已经在很多地方得到了实施，必须避免破坏它已经存在的实施。
因此，已经存在的成套的处理类型被划分出一致性等级：等级0代表普遍使用且总体上一致的功能；等级2代表有用的功能，但带有某些特性。现存装置的不适应于互用性的功能也已确认。
必须注意到，将来对该标准的扩充将定义附加的功能代码来处理现存事实标准不适用的情形。然而，被提议扩充的详细资料出现在本手册中将会另人误解。通过将代 码“随机的”发送或者即便是通过检查异常响应的类型来确定特别的目标装置是否支持特别的功能代码总是可能的，而且该方法将保证引入这些扩充的现使用的 MODBUS设备的连续的互用性。事实上，这就是当前功能代码的分级原则。
3.1等级0
这是最小的有用功能，对主站和从站来说。
读乘法寄存器 (fc 3)
写乘法寄存器 (fc 16)
3.2等级 1
这是附加的被普遍实现的和能共同使用的成套功能，正如前面介绍过的，许多从站把输入，输出，离散值和寄存器值作为同等的进行处理。
l 读线圈 (fc 1)
l 读离散输入 (fc 2)
l 读寄存器输入 (fc 4)
l 写线圈 (fc 5)
l 写单一寄存器 (fc 6)
l 读异常状态字 (fc 7)
此功能对于每一个从站系列显然具有不同的含义。
3.3等级 2
这些是需要HMI和管理等例行操作的数据传送功能。
l 强制型多路线圈 (fc 15)
l 读一般参考值 (fc 20)
该功能可以处理并发的多个请求，而且能接收32位的参考数值。当前的584和984PLC’s仅使用此功能接收类型6的参考值（扩展的寄存器文件）。
该功能最适于扩充以处理大的寄存器空间和缺少诸如“未定位”变量的参考值的数据对象。
l 写一般参考值 (fc 21)
此功能可以处理并发的多个请求，也可接收32位的参考数值。当前的584和984PLC’s仅使用此功能接收类型6的参考值（扩展的寄存器文件）。
该功能最适于扩充以处理大的寄存器空间和缺少诸如“未定位”变量的参考值的数据对象。
l 掩膜写寄存器 (fc 22)
l 读/写寄存器 (fc 23)
此功能把一定范围的寄存器输入和输出当作单一的处理事务。使用MODBUS是执行规则的带有I/O模块的状态影象交换的最好办法。
如此，高性能的通用的数据采集装置可以执行功能3，16和23，从而把快捷的数据规则交换（23）和执行特殊数据对象的需求询问或更新的能力结合起来（3和16）。
l 读FIFO队列 (fc 24)
一个有点专用的功能，打算将表结构的数据象FIFO（用到584/984上的FIN和FOUT功能模块）一样传送到主机。对于某种事件录入软件很有用。
3.4机器/厂家/网络的特殊功能
以下所有的功能，虽然在MODBUS协议手册中提到，但由于它们有很强的机器依赖性，因而不适于互用性的目的。
l 诊断 (fc 8)
l 编程 (484) (fc 9)
l 轮询 (484) (fc 10)
l 获取通讯事件计数器值(Modbus) (fc 11)
l 获取通讯事件记录(Modbus) (fc 12)
l 编程 (584/984) (fc 13)
l 轮询(584/984) (fc 14)
l 通告从站 ID (fc 17)
l 编程 (884/u84) (fc 18)
l 恢复通讯连接 (884/u84) (fc 19)
l 编程 (原理) (fc 40)
l 固件置换 (fc 125)
l 编程 (584/984) (fc 126)
l 通告本地地址 (Modbus) (fc 127)
发表于：2009-07-20 21:33:46
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