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MODBUS通讯规约MODBUS通讯规约 V2.01 通讯参数和传输特性传输方式：异步串行通信方式。MODBUS规约模式： RTU模式。传输速率：2400 bps，4800bps,9600bps,19200bps。串行口通讯数据格式：1 个起始位,8 个数据位, 无校验位,1个停止位。最大传输距离:1200米。通讯介质：推荐采用0.5mm的双绞线，不带屏蔽层。（原因是如果使用屏蔽双绞线，但现场接地处理不好反而影响通讯质量）。网络连接主站数目：1个。网络连接从站数目：最多31个。应答时间：小于 4.5个byte传输时间(帧间隔最小时间) + 10ms。2网络连接 RS-485网络的匹配电阻选取：双绞线网络两端的匹配电阻选取，以现场通信正常为准，一般地1.2km时取120，600m时取220，300m时取330，如通信误码率较大，观察通信时的波形，匹配电阻做适当改变： 末端匹配电阻合适 末端匹配电阻偏小 末端匹配电阻偏大3通信参数选择 通信站号:在通讯参数中修改装置地址，范围199，禁止使用0作为装置地址，地址0作为广播地址使用。 通信波特率: 通讯参数中修改装置485口，修改通信波特率：选择范围: 2400bps, 4800bps,9600bps,19200bps。4MODBUS协议通用格式4.1 支持的MODBUS功能码功能码02H: 读取开关量输入(读实遥信和虚遥信)。功能码03H: 读取保持寄存器(读事件记录等)功能码04H: 读取输入寄存器(读远动遥测) 功能码05H: 强制单点继电器输出（远方复归、单步的遥控跳闸、遥控合闸）。功能码06H: 向保持寄存器写单个字（遥控跳闸、遥控合闸的选择和执行操作）功能码10H: 向保持寄存器（内存区）写多个16位的字(通讯对时)。4.2 异常响应报文格式由于软件编程错误，对协议理解错误或通讯干扰等原因，MODBUS通信子站接收到主站的报文后，可以采用异常响应报文给予回答，异常响应报文格式举例如下： 异常响应报文 子站=主站报文内容含义备注1字节MODBUS地址01H 举例1字节功能码85H1字节异常代码02H1字节CRC高字节C3H1字节CRC低字节51HFC 05H 主站=子站：远方复归报文内容含义备注1字节MODBUS地址01H 举例1字节功能码05H1字节线圈地址高字节01H1字节线圈地址低字节07H1字节强制线圈数值高字节FFH1字节强制线圈数值低字节00H1字节CRC高字节3CH1字节CRC低字节07H子站通过校验，发现主站报文有问题，将响应报文将主站的功能码最高位（D7）置1，如例子中的85H，异常响应报文中有固定的一个字节作为“异常代码”，表示异常原因。异常代码含义01非法功能码。子站无法处理主站报文中的功能码。02非法数据地址。子站无法处理主站报文中的数据地址。03非法数据内容。主站报文中的数据不能满足子站的要求格式。04子站设备错误。当子站试图执行主站报文，会产生无法恢复的设备错误。05确认帧。 子站接改到主站报文并执行，但由于执行时间比较长，采用本报文通知主站，防止产生主站接收报文超时错误。06子站忙。4.3时间格式本规约中使用到的对时报文的时间格式，事件记录中的时间格式，参见下面说明。七个八位位组的二进制时间 27 毫秒 20 215 毫秒 28IV(RES1)025 分 200(SU)(RES2) 0 024 时 20 22 星期 20 24 日 20 (RES3) 0 0 0 0 23 月 20 (RES4) 026 年 20 4.4 MODBUS规约中CRC码的计算 采用RTU通讯方式的MODBUS规约，要将报文中除CRC码外的所有字节进行CRC码校验，校验程序如下：static unsigned char auchCRCHi = /* Table of CRC values for high-order byte */0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40;static unsigned char auchCRCLo = /* Table of CRC values for low-order byte */0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40 ;unsigned short Modbus_CRC16(unsigned char *puchMsg, unsigned short usDataLen) unsigned char uchCRCHi = 0xFF ; /* high CRC byte initialized */unsigned char uchCRCLo = 0xFF ; /* low CRC byte initialized */unsigned short uIndex ; /* will index into CRC lookup*/ while (usDataLen-) /* pass through message buffer */ uIndex = uchCRCHi *puchMsg+ ; /* calculate the CRC */ uchCRCHi = uchCRCLo auchCRCHiuIndex ; uchCRCLo = auchCRCLouIndex ; return (uchCRCHi 8 | uchCRCLo) ;5 报文格式详解以下报文以MMP-5000D为例说明，相应通讯信息点表见MMP-5000D测点表。 报文中的字节都是以16进制的方式显示。5.1 读全遥信主站发送：从机地址功能码开始地址H开始地址L遥信点数H遥信点数LCRC码 HCRC码 L01020000002079D2子站响应地址功能码字节数遥信数值（LSB-MSB）CRC码 HCRC码 L01020401本字节的LSB对应遥信点号102 0000本字节的MSB对应遥信点号325BDE注意：1）MMP-5000D供有32个遥信（实遥信和虚遥信），因此主站从开始地址0读0x20个遥信点。2）本例应答报文中：数值01的D0位为1代表MMP-5000D的“远方控制”为1；数值02中的D1位为1代表MMP-5000D的跳位信号为1。3）子站响应中的LSB，MSB指D0位和D7位，通讯点号依次采用升序的方式，比如第一个字节的D0位为遥信点号1它的D7位为遥信点号8；第二个节字的D0位就为遥信点号9，它的D7位为遥信点号16，依次类推。5.2 读全遥测（远动遥测）主站发送：从机地址功能码开始地址H开始地址L遥测点数H遥测点数LCRC码 HCRC码 L01040000000FB00E子站响应地址功能码字节数设备状态字 H L第一个遥测值 H L第N个遥测值CRC码 HCRC码 L01041E00016AA0B61B“设备状态字”的D0为1，表示请求读全遥信MMP-5000D的“频率”遥测值注意: 1）遥测报文第一个测点为“设备状态字”，不用入库，第二个开始才是“频率”，以后依次后推。2）远动遥测值的数据格式采用带品质描述的被测值（MEA）定义 BIT0 = 溢出位（OV） BIT1 = 差错位（ER） BIT2 = 测试位（TEST），该位置1表示本遥测量为综自功能 BIT15BIT3 = 被测值（MVAL）,范围 -4096 40953）“设备状态字”占用两个字节，它的低字节的D0位为1表示有实遥信和虚遥信变位，要求主站使用“读全遥信”报文来读取，一旦执行了“读全遥信”，则“设备状态字的D0位变为0；“设备状态字”的D1位为1：表示保护装置有事件记录，要求主站使用连续执行“读单个事件记录”来读取事件记录，子站没有新的事件记录时，D1位自动变为0。通讯管理机可以根据需要选择是否使用“设备状态字”。4）如果不需要使用“设备状态字”，可以将报文中的开始地址设为0x0001，则第一个读到的遥测值就是“频率”。5）遥测值计算方法：u 电压4095对应1.2倍的额定值1.2*100 = 120Vu 电流4095对应1.2倍的额定值1.2*5 = 6Au 功率4095对应1.2倍的额定值(1.2*57.77*1.2*5)*3 = 1248Wu 频率4095对应1.2倍的额定值1.2*50 = 60Hzu 功率因素4095对应1倍的额定值 1.000本例中：6AA0为第一个遥测值(频率)，它被放大8倍，满量程值为4095，对应60Hz（50Hz的1.2倍）。因此频率如下计算：0x6AA0/8/4095*60.0Hz = 49.993Hz例：=MMP-5000D读全遥测=TX:01 04 00 00 00 0F B0 0E RX: 01 04 1E 00 01 6A A0 00 00 00 00 00 00 36 C0 40 58 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 05 C0 B6 1B5.3 读电度值主站发送：从机地址功能码电度对象起始地址H电度对象起始地址L电度对象数目H电度对象数目LCRC码 HCRC码 L01030000000185B2子站响应：地址功能码字节数正向有功电度LSB MSB反向有功电度LSB MSB正向无功电度LSB MSB反向无功电度LSB MSB010310E8030000D0070000B80B0000A00F0000正向有功电度值为：0x000003E8(1000W/1kW）反向有功电度0x000007D0(2000W/2kW)正向无功电度0x00000BB8(3000Var/3kVar)反向无功电度0x00000FA0(4000Var/4kvar)CRC码 HCRC码 LB61B注意：1） 每个电度值由4个字节组成一个32位字，它的单位是W（瓦特）或Var（乏）2） 报文中先收到的是电度的低位字节，后收到的是高位字节。例：=MMP-5000D读电度值=TX:01 03 02 00 00 01 85 B2 RX:01 03 10 E8 03 00 00 D0 07 00 00 B8 0B 00 00 A0 0F 00 00 93 CD 5.4 广播对时主站发送：从机地址功能码开始地址H开始地址L寄存器数H寄存器数L字节总数毫秒L毫秒H0010048000040898B7 分钟小时日月份年份保留CRC码 HCRC码 L1612170107008778说明:1） 对时时间为07年1月23日18时22分47秒000毫秒2） 广播对时的从机地址设为005.5 广播信号复归 方式一：采用功能码05H向单个线圈264写ON信号（0xFF00），产生远方信号复归功能。主站发送：从机地址功能码线圈地址H线圈地址L强制线圈数值H强制线圈数值LCRC码 HCRC码 L00050107FF003DD6 方式二：采用功能码06H向单个保持寄存器0x0000写数值0x0000，产生远方复归功能。主站发送：从机地址功能码寄存器地址H寄存器地址L设置数值H设置数值LCRC码 HCRC码 L00060000000089CA说明：1）如果需要点对点复归，只要将从机地址从广播地址00改为相应设备地址即可。2）两种方式通讯管理机可以任意选择。5.6 遥控跳闸的选择命令采用功能码06H向单个保持寄存器0x0101写数值0xFFFF，产生遥控跳闸的选择功能。主站发送：从机地址功能码寄存器地址H寄存器地址L寄存器数值H寄存器数据LCRC码 HCRC码 L01060101FFFFD846子站响应：子站地址功能码寄存器地址H寄存器地址L寄存器数值H寄存器数据LCRC码 HCRC码 L01060101FFFFD8465.7 遥控跳闸的执行命令采用功能码06H向单个保持寄存器0x0011写数值0xFFFF，产生遥控跳闸的执行。主站发送：从机地址功能码寄存器地址H寄存器地址L寄存器数值H寄存器数据LCRC码 HCRC码 L01060011FFFFD87F子站响应：子站地址功能码寄存器地址H寄存器地址L寄存器数值H寄存器数据LCRC码 HCRC码 L01060011FFFFD87F5.8 遥控合闸的选择命令采用功能码06H向单个保持寄存器0x0100写数值0xFFFF，产生遥控合闸的选择功能。主站发送：从机地址功能码寄存器地址H寄存器地址L寄存器数值H寄存器数据LCRC码 HCRC码 L01060100FFFF8986子站响应：子站地址功能码寄存器地址H寄存器地址L寄存器数值H寄存器数据LCRC码 HCRC码 L01060100FFFF89865.9 遥控合闸的执行命令采用功能码06H向单个保持寄存器0x0010写数值0xFFFF，产生遥控合闸的执行。主站发送：从机地址功能码寄存器地址H寄存器地址L寄存器数值H寄存器数值LCRC码 HCRC码 L01060010FFFF89BF子站响应：子站地址功能码寄存器地址H寄存器地址L寄存器数值H寄存器数据LCRC码 HCRC码 L01060010FFFF89BF5.10 单报文直接遥控跳闸采用功能码05H向线圈0x0001写数值0xFF00，产生单报文直接遥控跳闸。慎用本命令！主站发送：从机地址功能码线圈地址H线圈地址L强制线圈数值H强制线圈数值LCRC码 HCRC码 L01050001FF00DDFA子站响应：从机地址功能码线圈地址H线圈地址L强制线圈数值H强制线圈数值LCRC码 HCRC码 L01050001FF00DDFA5.11 单报文直接遥控合闸采用功能码05H向线圈0x0000写数值0xFF00，产生单报文直接遥控合闸。慎用本命令！主站发送：从机地址功能码线圈地址H线圈地址L强制线圈数值H强制线圈数值LCRC码 HCRC码 L01050000FF008C3A子站响应：从机地址功能码线圈地址H线圈地址L强制线圈数值H强制线圈数值LCRC码 HCRC码 L01050000FF008C3A5.12 读单个事件记录采用功能码03H向保持寄存器地址0x0001，读一个字，产生读一个事件记录的作用。主站发送：从机地址功能码事件记录地址H事件记录地址L事件记录个数H事件记录个数LCRC码 HCRC码 L010300010001D5CA子站响应：从机地址功能码字节数事件条目数H事件条目数L事件代码H（事件组号）事件代码L（事件代码）动作值02:合; 01:分01030C0001040902毫秒L毫秒H分钟小时日月份年份CRC码 HCRC码 LA54D19121701072FEB注意：1） 事件代码高字节用于事件组号，为保证与本规约与事件代码无分组功能的保护测控装置兼容，特保留00组（事件代码的高字节为0x00），作为无分组的事件代码,此时只识别低字节，高字节无效；01组保留作为无分组事件代码的扩展。02组：保护事件动作，03组：告警事件，04组：实遥信变位事件组号只是用来显示分类的，仅用于表示本事件是保护动作事件、保护告警事件还是实遥信变位事件，事件具体含义由事件代码低字节表示。2）事件代码低字节MMP-5000D系列产品是使用分组事件代码的保护装置，事件代码低字节表示的点号定义如下：0x00-0x0F：代表实遥信；0x10-0x2F：代表保护动作事件/保护告警事件；0x30-0x4F：代表子站的自检错误事件，保留。对于测控装置来说，事件代码低字节表示的点号只有实遥信，实遥信的个数可以超过16个，按实际情况定。对于其它系列产品，有可能实遥信或虚遥信有增加，按装置实际测点表定义。对于事件代码分组的保护装置来说，实遥信变位、保护动作/告警虚遥信变位、自检事件虚遥信变位的“事件地址码”定义与FC 02H中的开关量地址定义是一致的。例：=MMP-5000D读单个事件记录=TX:01 03 00 01 00 01 D5 CA RX:01 03 0C 00 01 04 09 02 A5 4D 19 12 17 01 07 2F EB 本例中，事件组号为04，表示是实遥信变位，对于MMP-5000D来说，事件代码09对应“跳闸位置”，动作值为合，表示2007年01月23日18点25分19秒877毫秒 断路器跳闸位置信号为1。 13MODBUS规约编程指南1 MODBUS规约简化版通讯流程1.1 巡检流程对于保护测控装置平时执行读全遥信 N次后, 执行读全遥测 1次, 执行读全遥信 N+M次后, 执行读电度值 1次。对于纯保护装置，由于没有远动遥测值和电度值，平时只执行读全遥信 。=MMP-5000D读全遥信=TX:01 02 00 00 00 20 79 D2 RX:01 02 04 01 02 00 00 5B DE =MMP-5000D读全遥测=TX:01 04 00 00 00 0F B0 0E RX:01 04 1E 00 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 1A 3F 说明: 第一个遥测值为保护状态字, 不用上传入库=MMP-5000D读电度值=TX:01 03 02 00 00 01 85 B2 RX:01 03 10 E8 03 00 00 D0 07 00 00 B8 0B 00 00 A0 0F 00 00 93 CD 说明:报文中的电度值为: 正向有功电度1000W(1KW); 反向有功电度2000W(2kW); 正向无功电度3000W(3KW); 反向无功电度4000W(4kW).1.2 远方复归 简单处理方法,采用广播复归05功能码, 这样只要执行一次, 全站所有预告总信号,事故总信号复归(各装置动作条件消失的情况下)。问题:如果一次有多个保护装置动作,可能有的保护还没有处理完毕, 所有动作的保护装置的信号灯就都被复归了。=MMP-5000D广播复归05功能码=TX:00 05 01 07 FF 00 3D D6 说明:1)复归保护装置的动作灯和告警灯, 复归菜单的弹出画面.2)采用05功能码, 复归264线圈.1.3 通讯对时: 采用广播对时方式. =MMP-5000D广播对时=TX:00 10 04 80 00 04 08 98 B7 16 12 17 01 07 00 58 F0 说明:对时时间07年1月23日18时22分47秒000毫秒1.4 遥控跳闸=MMP-5000D遥跳选择=TX:01 06 01 01 FF FF D8 46 RX:01 06 01 01 FF FF D8 46 =MMP-5000D遥跳执行=TX:01 06 00 11 FF FF D8 7F RX:01 06 00 11 FF FF D8 7F 1.5 遥控合闸=MMP-5000D遥合选择=TX:01 06 01 00 FF FF 89 86 RX:01 06 01 00 FF FF 89 86 =MMP-5000D遥合执行=TX:01 06 00 10