引言

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，MODBUS成為了工業(yè)控制系統(tǒng)中的一種通用協(xié)議。由于該協(xié)議的簡(jiǎn)單且通用，得到了眾多儀表廠商的支持，成為儀表及智能終端的一項(xiàng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以進(jìn)行通信。它的開(kāi)放性、可擴(kuò)充性和標(biāo)準(zhǔn)化使不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以簡(jiǎn)單可靠地連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行系統(tǒng)的集中監(jiān)控，從而成為zui流行的協(xié)議之一。同樣，世紀(jì)星組態(tài)軟件也提供了支持上位機(jī)和下位設(shè)備進(jìn)行MODBUS通信的驅(qū)動(dòng)程序，使用戶可以方便使用裝有世紀(jì)星軟件的上位機(jī)和下位的設(shè)備進(jìn)行通信。

MODBUS通信協(xié)議

MODBUS協(xié)議是*康公司1978年發(fā)明的一種用于電子控制器進(jìn)行控制和通信的協(xié)議。此協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS232、RS422、RS485標(biāo)準(zhǔn)和以太網(wǎng)設(shè)備。不同廠商生產(chǎn)的符合MODBUS協(xié)議的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。MODBUS協(xié)議采用主從（master-slave）技術(shù)，是一種問(wèn)答方式的通信協(xié)議。每次通信均由主機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求信息，從機(jī)接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)以響應(yīng)請(qǐng)求；主機(jī)也可以直接發(fā)信息修改從機(jī)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫。

MODBUS協(xié)議支持兩種數(shù)據(jù)傳送模式，即ASCII碼和MODBUS-RTU。

（1）MODBUS-RTU

表1 主機(jī)詢問(wèn)數(shù)據(jù)幀報(bào)文

表2從機(jī)回答數(shù)據(jù)幀報(bào)文

（2）ASCII碼

表3主機(jī)詢問(wèn)數(shù)據(jù)幀報(bào)文

表4從機(jī)回答數(shù)據(jù)幀報(bào)文

MODBUS在世紀(jì)星中的應(yīng)用

在世紀(jì)星中，除了支持MODBUS-RTU和ASCII碼兩種數(shù)據(jù)傳送模式外，還支持MODBUS TCP/IP 傳送方式。事實(shí)上，MODBUS TCP/IP的命令格式和MODBUS-RUT是很相似的，MODBUS TCP/IP只是缺少兩個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)。在MODBUS協(xié)議中，是根據(jù)不同的功能碼來(lái)完成不同的讀寫功能的，世紀(jì)星中支持的功能碼及其功能如表5所示：

表5 世紀(jì)星所支持的功能碼

在硬件設(shè)備中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在寄存器內(nèi)，每個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的寄存器對(duì)應(yīng)一個(gè)寄存器地址，上位機(jī)就是根據(jù)這些地址組織命令去讀寫寄存器里的數(shù)據(jù)。一個(gè)兩個(gè)字節(jié)的整型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)寄存器地址中，一個(gè)四字節(jié)的整型或浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)則要存儲(chǔ)在連續(xù)的兩個(gè)寄存器地址中，通常都是高地址存放數(shù)據(jù)的高字，低地址存放數(shù)據(jù)的低字。

由于很多用MODBUS協(xié)議的儀表廠家都在以自己的方式來(lái)說(shuō)明儀表上的參數(shù)以及它對(duì)應(yīng)的寄存器地址，所以一部分廠家是以十六進(jìn)制來(lái)標(biāo)記寄存器地址，而另一部分廠家用十進(jìn)制。為了使用戶在工程里建立變量時(shí)方便的和儀表上的寄存器連接，世紀(jì)星分別在MODBUS-RTU和ASCII碼兩種通信方式下，支持十六進(jìn)制通道號(hào)和十進(jìn)制通道號(hào)兩種變量連接方式，因此，就免去了用戶做很多的十六進(jìn)制和十進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換的工作。

在設(shè)備的說(shuō)明書中，一般會(huì)寄存器地址，數(shù)據(jù)類型，該地址的寄存器支持的功能碼等要素，以MODBUS-RTU 十六進(jìn)制的驅(qū)動(dòng)為例，如果寄存器地址為0005H，數(shù)據(jù)類型為兩個(gè)字節(jié)的整形，支持03H功能碼讀數(shù)據(jù)，則對(duì)應(yīng)到世紀(jì)星軟件中需要連接的變量為4x0005，變量類型為I/O整數(shù)，數(shù)據(jù)類型可以分為有符號(hào)的INT或無(wú)符號(hào)的UINT 或者BCD碼，在進(jìn)行通信時(shí)，世紀(jì)星發(fā)送的以及設(shè)備返回的命令如下表所示：

主機(jī)發(fā)送：

從機(jī)返回：

由設(shè)備返回的命令，可以知道設(shè)備返回了兩個(gè)字節(jié)的有效數(shù)據(jù)（00 1A），則寄存器地址為0005H里的數(shù)據(jù)為001AH=26。

如果寄存器地址為0009H，數(shù)據(jù)類型為兩個(gè)字節(jié)的整型，支持06H功能碼寫數(shù)據(jù)，則對(duì)應(yīng)到世紀(jì)星軟件中需要連接的變量為4x0009，變量類型為I/O整數(shù)，數(shù)據(jù)類型可以為有符號(hào)的INT或無(wú)符號(hào)的UINT 或者BCD碼，在通信時(shí)，世紀(jì)星發(fā)送的以及設(shè)備返回的命令如下表所示（寫入數(shù)據(jù)258=0102H）：

主機(jī)發(fā)送：

從機(jī)返回：

經(jīng)過(guò)發(fā)送上表中的命令，0102H便成功寫入到寄存器地址為0009H號(hào)的寄存器中。

如果寄存器地址為0010H，數(shù)據(jù)類型為四個(gè)字節(jié)的整型或浮點(diǎn)型，支持10H功能碼寫數(shù)據(jù)，則對(duì)應(yīng)到世紀(jì)星軟件中需要連接的變量為4x0010，變量類型為I/O實(shí)數(shù)，數(shù)據(jù)類型可以為有整型的LONG或浮點(diǎn)型的FLOAT，在通信時(shí)，世紀(jì)星發(fā)送的以及設(shè)備返回的命令如下表所示（寫入數(shù)據(jù)258=0102H）：

主機(jī)發(fā)送：

從機(jī)返回：

經(jīng)過(guò)發(fā)送上表中的命令，0102H便成功寫入到寄存器地址為0010H號(hào)的寄存器中，0000H成功寫入了寄存器地址為0011H號(hào)的寄存器中。

上述內(nèi)容就是在世紀(jì)星中根據(jù)設(shè)備說(shuō)明書連接保持寄存器的變量連接方式，以及通信的過(guò)程，其它的例如輸入寄存器，輸入線圈等都和保持寄存器是類似的，通過(guò)特定的功能碼對(duì)特定地址的寄存器進(jìn)行讀寫操作，這里就不一一介紹了。

小結(jié)

    在平時(shí)用戶使用世紀(jì)星和支持MODBUS協(xié)議的儀表進(jìn)行通信的過(guò)程中，我們和客戶也有很多的交流，在多數(shù)情況下，世紀(jì)星都能很正常的和儀表進(jìn)行通信，但現(xiàn)在還是避免不了的一種情況是，有些用戶的儀表支持的并不是標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議。MODBUS是一種通用的協(xié)議，但就細(xì)節(jié)來(lái)說(shuō)，很多廠家還是各有各的用法，這使我們認(rèn)識(shí)到了我們的MODBUS通信還是缺少一些靈活性，而我們一定會(huì)針對(duì)這種情況做一些改進(jìn)工作，力求更多的使用MODBUS協(xié)議的客戶能夠方便使用我們的軟件和儀表可靠的通信?？蛻舻臐M意，永遠(yuǎn)是我們努力追求的目標(biāo)。