Modbus协议详解与案例演示

Question

如题所述

Answer 1

深入解析Modbus RTU协议：主从通讯模式与实战演示

Modbus RTU协议作为工业通讯领域的标准，采用主从模式，以确保高效、有序的数据交互。这种半双工通信方式由主机（如PC或HMI）主动发起请求，从机（设备）作为被动响应者，避免了潜在的数据冲突。

除了Modbus RTU，西门子的PPI和电表常用的DL/T 645-2007等协议也采用了类似的主从应答机制，但它们各自在细节上有所不同。

协议结构与信息传输

信息以异步16进制形式传输，每个信息帧由地址码、功能码和数据区组成。地址码，作为帧的首字节，可以是1到247，部分设备支持0地址以接收广播。每个设备在总线上需有唯一的地址，仅与主机发送地址匹配的设备响应。

功能码，第二字节，指示设备执行的操作，如读取、写入、校验等。这里有八种常见功能码，每一种都有其特定的数据区格式，详细解析请参阅“功能码详解”部分。

Modbus CRC校验的重要性

为了保证数据传输的稳定性和完整性，Modbus RTU协议引入CRC校验，确保信息在传输过程中的正确性。即使出现错误，通过校验机制也能及时发现并修复。

错误处理与反馈

若地址或CRC校验错误，从机不会回应数据。其他错误会返回错误码，如请求非法功能码或数据值，错误数据帧会有特定的标识。常见错误码列表供参考。

通信流程详解

主机发送命令时，只有地址相符且校验成功的从机响应。执行操作后，从机返回包含地址码、功能码、数据和CRC校验码的结果。不符合条件的请求则无响应。

实战演示：功能码解析

功能码01H（读线圈）: 主机读取从机01H地址的00H线圈状态，例如：

模拟从机响应：

功能码05H（写单个线圈）: 主机控制从机01H的0000H线圈，如：

从机返回：确认操作结果。

功能码0FH（写多个线圈）: 主机写入01H地址的00H开始的4个线圈，模拟响应：

…

类似地，功能码02H（读离散输入）、04H（读输入寄存器）、03H（读保持寄存器）和06H（写单个保持寄存器）、10H（写多个保持寄存器）都有相应的实例演示。

每个功能码的实际操作演示，将直观展示其在实际设备中的工作流程。