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Modbus协议是由MODICON公司为其控制器设计的一种可靠而有效的工业控制系统通信协议。从功能上看，可以认为是一种现场总线[1]。Modbus协议定义了消息域格式和内容的公共格式，使控制器能认识和使用消息结构，而无需考虑通信网络的拓扑结构，它描述了一个控制器访问其它设备的过程。当采用Modbus协议通信时，此协议规定每个控制器需要知道自己的设备地址，识别按地址发来的消息，如何响应来自其它设备的请求，如何侦测错误并记录。其数据通讯采用主—从方式，主机只能有1台，每个从机都有的地址，地址范围在0～247之间(其中0为广播地址)，只有主机具有主动权，从机只能对主机发送的命令作出响应。当主机端发出数据请求消息(查询)时，从机端接收到正确消息后就可以发送数据到主机端以响应请求；主机端也可以直接发消息修改从机端的数据，实现读和写。查询—回应周期如图1。如果采用广播方式(地址为0)查询，从机不作任何回应。

1．2信息块格式
Modbus通讯时主机发出的指令字符串的通常格式如表1。



从机地址：主机指明的接收命令的从机地址。
功能码：功能码决定本次通讯要求从机执行的动作，功能码占1个字节，MODBUS可能的功能代码范围是十进制的1～255。其中有些代码适用于所有的控制器，有些是针对某种MODICON控制器，有些是为用户保留或备用。表2为Modbus协议规定的标准功能码，某些设备的Modbus协议只兼容其中的一部分功能码，表中的功能码为16进制数。



数据起始地址：通讯时读出、写入数据的起始地址。Modbus有多种批量数据操作功能码，可同时读出或写入多个具有连续地址的数据。数据起始地址占用2个字节。

数据量：命令中进行读出或写入的数据数量，这些数据从起始地址开始连续地址排列，在对模拟量进行操作时，每个数据具有2字节；在对数字量进行操作时每8个数据为1个字节。数据量占用2个字节。

1．3数据格式
Modbus通讯协议规定了2种通讯方式。RTU(REMOTE?TERMINAL?UNIT)方式通讯采用8位字节的二进制数据通讯，数据校验采用CRC循环冗余校验，通讯速度较快；ASCII方式采用7位ASCII码进行通讯，数据校验采用LRC逻辑冗余校验，通讯速率较慢。在一个通讯系统中，只能选用一种通讯方式，两种方式不能并用。为了减少网络数据传输量，在我们的应用系统中一般使用RTU通讯方式。

2 系统的硬件组成
  
下位监控站采用六个英格索兰单片机对六台空气压缩机进行控制，包括对压力、振动、温度，油温、油压等参数的监控，每个单片机外接一个通用通讯模块，上位监控站采用工控机，由于现场控制站与工控机相距60m左右，使用RS485/RS232?转换器，转换器与现场控制站采用RS485总线，工控机与转换器之间采用RS232总线，这样既解决了传输距离过远而无法连接问题，也提高了系统的抗干扰能力。其硬件组成Modbus通讯网络如图2所示。软件平台采用WindowsXP，选用三维科技有限公司的力控组态软件。



3 力控的I/O驱动配置
  
在使用力控软件进行组态时，I/O设备驱动配置为：采用标准的Modbus，选RTU串行口通讯方式，按设备地址从01—06匹配六台现场控制机，数据更新周期为500毫秒，时时间为8秒，使用串口（RS232/422/485）通讯，COM1端口设置与现场控制机的端口参数设置一样为9600.8.无.1

4 通讯过程
Modbus协议通讯时主机首先向从机发送通讯请求命令字符串，从机接收到命令字符串后，根据命令字符串中的命令码向主机作出相应的回答，完成一次通讯，整个的网络通讯都是由主机进行调度。下面举例说明04和05功能码实现模拟量数据读取和远程操作功能的通讯过程[2]。

例1：假定主机要求读取01从机的系统压力数值时，主机将发送如表3所示的通讯请求命令字符串，在英格索兰单片机中系统压力数据起始地址为十六进制代码0BBE（Modbus协议规定通讯字符串中的地址比实际地址小“1”），正常情况下从机回信字符串如表4。



从机地址即01号机的设备地址，数据量0002表示存放系统压力数值有两个寄存器，该位占两个字节。



英格索兰单片机是一个32位浮点数处理器，数据“42DCD4C6”经过IEEE32位浮点数转换后得出系统压力为110.4156psi。

例2：假定主机要求远程启动01从机，主机将发送如表5所示的通讯请求命令字符串，在英格索兰单片机中远程启动数据起始地址为十六进制代码00E0，正常情况下从机回信字符串如表6。

从机回信的字符串与主机发送的通讯请求命令字符串应该是同样的，数据“FF00”迫使01从机的远程启动继电器线圈打开，数据“0000”迫使01从机的远程启动继电器线圈关闭。