深入了解Modbus RTU协议

Modbus远程终端单元（Modbus Remote Terminal Unit，Modbus RTU）协议可以将驱动程序配置为Modbus RTU主站或Modbus RTU从站。Modbus RTU从站驱动程序将4种Modbus数据类型（线圈、触点、输入寄存器和保持寄存器）映射到用户创建的4个二进制数据表文件和/或整数数据表文件。

1.Modbus RTU主站

MicroLogix1200 FRN8版本及以上处理器或MicroLogix1500 FRN9版本及以上处理器才可被配置才Modbus RTU主站。

Modbus RTU主站可以使用MSG指令与Modbus RTU从站之间进行数据文件的传输。

Modbus寻址范围为每个内存组的16位数据，地址范围为1～65536。有4个内存组，每个功能一个内存组：线圈（通常地址为Oxxxx）、触点（1xxxx）、输入寄存器（3xxxx）和保持寄存器（4xxxx）。

例如，控制器的线圈数据被存储在B10文件中，在配置Modbus RTU从站时，选择Mod-bus数据文件表中的线圈文件号为10，则Modbus地址0001对应于控制器B10/0位的状态，Modbus地址4096对应于控制器B10/4095位的状态。如保持寄存器文件号被定义为N11，则40001对应于N11：0，40256对应于N11：255。

线圈和触点是对位进行寻址。线圈即为输出，可以被读取和写入。触点即为输入，只能被读。输入寄存器和保持寄存器是对字进行寻址。输入寄存器通常用于内部存储的输入值，为只读属性。保持寄存器是通用的，可通过通信指令被读/写。

地址的最高位被视为前缀，并且在配置消息指令时不输入Modbus数据地址字段。在发送消息时，地址减量为1并转换为要通过网络传送的4字符十六进制数字（范围为O～FFFFH）；从站以1为单位增加地址，并基于Modbus功能选择合适的内存组。

Modbus协议在字段中不能一致地执行。Modbus规范要求寻址范围以1开始，但是某些设备从0开始寻址。为了正确地访问Modbus从站内存，可能需要将消息设置屏幕中的Mod-bus数据地址增加1，这取决于从站执行的内存寻址。

用于Modbus主站的MSG指令设置如图9-12所示。

图9-12 用于Modbus主站的MSG指令

“该控制器（This Controller）”参数说明如下：

1）Channel：通道号。本例中设定0通道为Modbus主站。

2）Modbus Command：Modbus命令码。01代表读取线圈状态（0xxxx），02代表读取输入状态（1xxxx），03代表读取保持寄存器（4xxxx），04代表读取输入寄存器（3xxxx），05代表写入单个线圈（0xxxx），06代表写入单个寄存器（4xxxx），15代表写入多个线圈（0xxxx），16代表写入多个寄存器（4xxxx）。

3）Data Table Address：数据表地址。本地文件类型必须为Modbus命令的二进制（B）或整数（N）。启动线圈/输入位命令（01、02、05和15）的数据表地址需要一个位地址。启动寄存器命令的数据表地址（03、04、06和16）需要一个字地址。

4）Size in Elements：元素大小。元素大小的默认值为“1”。对于线圈/输入命令（01、02、05和15）来说，元素以位为单位。对寄存器（03、04、06和16）来说，元素以字为单位。(www.xing528.com)

“目标设备参数（Target Device）”：参数说明如下：

1）Message Timeout：消息超时。消息超时指定以秒为单位。如果目标在时间范围内没有响应，消息指令就会产生一个具体的错误。可接受的时间数量应该以应用需求与网络容量/加载能力为基础。2s消息超时通常是足够的。如果设定为0，则取消消息超时。

2）MB Data Address：Modbus数据地址（十进制）。默认Modbus数据地址为1。范围为1～65536。

3）Slave Node Address：从站节点地址（十进制）。默认从站节点地址为1。读命令时，范围为1～247；写命令时，范围为0～247。0是Modbus广播地址，只对Modbus写入命令（05、06、15和16）有效。

2.Modbus RTU从站

由于控制器最多可配置256个数据表文件，因此线圈和触点文件在每个寄存器中最多包含4096个线圈或触点。同样，每个输入寄存器和保持寄存器文件最多可以包含256个寄存器。勾选“扩展”（Expanded）复选框后，可以对控制器进行专门配置，可将最多6个256字数据表文件用于总共1536个Modbus保持寄存器。

Modbus从站配置界面如图9-13所示。

配置界面中，大部分对话框的内容与前面所述内容一致，在此不再重复，仅对不同的内容加以说明。

1）Modbus Data Table File Numbers：Modbus数据文件表。可在此范围内输入Modbus数据表文件编号，选择“扩展”（Expansion）复选框来使用多个保持寄存器数据文件。控制器默认设置是一个数据文件（256个寄存器）。选择“扩展”（Expansion）复选框可以使用附加5个文件和1280个保持寄存器。5个附加表无需单独定义，但按照第一个整数或位文件排序。例如，如果第一个文件是N10（或B10），则附加5个文件将为N11（或B11）、N12（或B12）、N13（或B13）、N14（或B14）和N15（或B15）。输入文件号后，会自动创建B或N类型的文件。如果选择了“扩展”复选框，在数据文件树中并不会显示附加的5个文件。

2）Coils（0XXXX）：线圈（离散输出。Modbus地址为0001～4096），输入范围为3～255，0表示没有文件。

3）Contacts（1XXXX）：触点（离散输入。Modbus地址为10001～14096），输入范围3～255，0表示没有文件。

图9-13 Modbus从站配件界面

4）Input Registers（3XXXX）：输入寄存器（只读。Modbus地址为30001～30256），输入范围为3～255，0表示没有文件。

5）Holding Registers（4XXXX）：保持寄存器（读/写。Modbus地址为40001～40256），输入范围为3～255，0表示没有文件。