ModBus通讯规约-0701

1、MODBUS_RTU 通讯规约（本协议采用主从问答方式）PDM系列仪表/变送器：PDM系列仪表/变送器采用全新的设计， 革命性地改变了传统电表的概念；具有多功能、高精度、数字式、可编程、结构紧凑、多画面显示的特点，它可以满足电力工业未来对电表 的需求。MODBUS通讯协议：ModBus通讯规约允许PDM系列仪表/变送器与施耐德、 西门子、AB、GE等多个国际著 名品牌的可编程顺序控制器（PLC）、RTU、SCADA系统、DCS或与第三方具有ModBus 兼容的监控系统之间进行信息交换和数据传送。PDM系列仪表/变送器只要简单地增加一套基于计算机（或工控机）的监控软件（如： 组态王、Intouc

2、h、FIX、synall等）就可以构成一套电力监控系统。广泛的系统集成：PDM系列仪表/变送器提供了标准的 RS-485/422通讯接口及ModBus通讯协议，这个通 讯协议已广泛被国内外电力行业及工控行业作为系统集成的标准。通讯数据的类型及格式：信息传输为异步方式，并以字节为单位。在主站和从站之间传递的通讯信息是11位的字格式：字格式（串行数据）11位二进制起始位1位数据位8位奇偶校验位1位:有奇偶校验位/无：无奇偶校验位停止位1位:有奇偶校验位/2位：无奇偶校验位通讯数据（信息帧）格式数据格式：地址码功能码数据区错误校检数据长度：1B1RN字节16位CRC码（冗余循环他） 注：1、1个字节

3、由8位二进制数组成（既8 bit）。2、ModBus是Modicon公司的注册商标。3、“从机”在本文件中既为 PDM。一、通讯信息传输过程：当通讯命令由发送设备（主机）发送至接收设备（从机）时，符合相应地址码的从机接 收通讯命令，并根据功能码及相关要求读取信息，如果CRC校验无误，则执行相应的任务，然后把执行结果（数据）返送给主机。返回的信息中包括地址码、功能码、执行后的数据以 及CRC校验码。如果 CRC校验出错就不返回任何信息。1.1地址码：地址码是每次通讯信息帧的第一字节（8位），从0到255。这个字节表明由用户设置地址的从机将接收由主机发送来的信息。每个从机都必须有唯一的地址码，并且

4、只有符合地-1 -址码的从机才能响应回送信息。 当从机回送信息时，回送数据均以各自的地址码开始。 主机 发送的地址码表明将发送到的从机地址， 而从机返回的地址码表明回送的从机地址。 相应的 地址码表明该信息来自于何处。1.2 功能码：是每次通讯信息帧传送的第二个字节。ModBus通讯规约可定义的功能码为 1到127。PDM系列仪表/变送器仅用到其中的一部分功能码。作为主机请求发送，通过功能码告诉从 机应执行什么动作。作为从机响应，从机返回的功能码与从主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机并且已进行相关的操作。表8.1 MODBUS 部分功能码功能码定义操作（二进制）02读开关量输入读取一

5、路或多路开关量状态输入数据01读开关量输出读取一路或多路开关量输出状态数据03读寄存器数据读取一个或多个寄存器的数据05写开关量输出控制一路继电器“合/分”输出06写单路寄存器把一组二进制数据写入单个寄存器10写多路寄存器把多组二进制数据写入多个寄存器1.3 数据区：数据区包括需要由从机返送何种信息或执行什么动作。这些信息可以是数据（如：开关量输入/输出、模拟量输入/输出、寄存器等等）、参考地址等。例如，主机通过功能码03告诉从机返回寄存器的值（包含要读取寄存器的起始地址及读取寄存器的长度），则返回的数据包括寄存器的数据长度及数据内容。对于不同的从机，地址和数据信息都不相同（应给出通讯信息表）

6、。PDM系列仪表/变送器采用 Modbus通讯规约，主机（PLC、RTU、PC机、DCS等） 利用通讯命令（功能码 03）,可以任意读取其数据寄存器（其数据信息表详见附录）。PDM系列仪表/变送器的数据寄存器存储的电量多达几百个（如：电流、电压、功率、031次谐波分量等），并且都是16位（2字节）的二进制数据，并且高位在前；一次最多可读取寄存 器数（既各种电量的数量）是 50个。PDM响应的命令格式是从机地址、功能码、数据区及CRC码。数据区的数据都是两个字节，并且高位在前（电能量除外）。注：1、PDM-820AC/ACM/ACR 、PDM-800AC/ACM 具有 “03”、“06”、“10

7、” 功能码；2、如果PDM采用MODBUS ASCII通讯协议，其通讯数据格式为；7个数据位，1个停止位，偶校验。二、MODBUS功能码简介2.1 功能码“02”：读1路或多路开关量状态输入例如：主机要读取地址为01 ,开关量DI1DI4的输入状态。从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为：起始位地址DI寄存器数据（16进制）备注00000BDI1/DI2/DI4 状态为 “1”，DI3 状态为 “ 0”主机发送的报文格式:主机发送字节数发送的信息备注从机地址101发送至地址为01的从机功能码102读开关量输入状态起始BIT位20000起始BIT位地址为0000读数据长度20004读取4路开关量

8、输入状态位CRC码279C9由主机计算得到 CRC码从机（PDM）响应返回的报文格式:从机响应字节数返回的信息备注从机地址101来自从机01功能码102读开关量输入状态数据长度1011个字节（8个BIT位）DI状态数据10BDI寄存器内容CRC码2E04F由从机计算得到 CRC码2.2 功能码“01 ”：读1路或多路开关量输出状态例如：主机要读取地址为01 ,开关量DO1 , DO2的输出状态。从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为：起始位地址DO寄存器数据（16进制）备注000002DO2输出状态为“ 1”，DO1输出状态为“ 0”主机发送的报文格式:主机发送字节数发送的信息备注从机地址10

9、1发送至地址为01的从机功能码101读开关量输出状态起始BIT位20000起始BIT位地址为0000读数据长度20002读取2路继电器输出状态位CRC码2BDCB由主机计算得到 CRC码从机（PDM）响应返回的报文格式:从机响应字节数返回的信息备注从机地址101来自从机01功能码101读开关量输出状态数据长度1011个字节（8个BIT位）DO状态数据102DO寄存器内容CRC码2D049由从机计算得到 CRC码2.3功能码“03”：读多路寄存器输入例如：主机要读取地址为 01 ,起始地址为0116的3个从机寄存器数据。从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为：寄存器地址寄存器数据（16进制）对应

10、PDM电量01161784UA01171780UB0118178AUC主机发送的报文格式:主机发送字节数发送的信息备注从机地址101发送至地址为01的从机功能码103读取寄存器起始地址20116起始地址为0116数据长度30003读取3个寄存器（共6个字节）CRC码2E5F3由主机计算得到 CRC码从机（PDM）响应返回的报文格式:从机响应字节数返回的信息备注从机地址101来自从机01功能码103读取寄存器读取字1063个寄存器共6个字节寄存器数据121784地址为0116内存的内谷寄存器数据221780地址为0117内存的内谷寄存器数据32178A地址为0118内存的内谷CRC码25847由

11、从机计算得到 CRC码2.4功能码“05”：写1路开关量输出（“遥控”）例1 :开关量输出点 DO1 ,其当前状态为“分”，主机要控制该路继电器“合”控制命令为：“FF00 ”为控制继电器“合”；“0000 ”为控制继电器“分”；主机发送的报文格式:主机发送字节数发送的信息备注从机地址101发送至地址为01的从机功能码105写开关量输出状态输出BIT位20000对应输出继电器 BIT位（DO1 ）控制命令2FF00控制该路继电器输出为“合”状态位 一CRC码28C3A由主机计算得到 CRC码从机（PDM）响应返回的报文格式：与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。例2:开关量输出点 DO2 ,

12、其当前状态为“合”，主机要控制该路继电器“分”主机发送的报文格式：主机发送字节数发送的信息备注从机地址101发送至地址为01的从机功能码105写开关量输出状态输出BIT位20001对应输出继电器 BIT位（DO2 ）控制命令20000控制该路继电器输出为“合”状态位CRC码29C0A由主机计算得到 CRC码从机（PDM）响应返回的报文格式：与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。2.5功能码“06”：写单路寄存器例如：主机要把数据 07D0，保存到地址为002C的从机寄存器中去（从机地址码为01）。通讯数据保存结束后，地址为 002C的PDM表原存储信息为：地址原来存储数据（16进制）002C

13、04B0主机发送的报文格式:主机发送字节数发送的信息举例从机地址101发送至地址为01的从机功能码106写单路寄存器起始地址2002C要写入的寄存器地址写入数据207D0对应的新数据CRC码24BAF由主机计算得到的 CRC码从机（PDM）响应返回的报文格式：与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。2.6功能码“10”：写多路寄存器主机利用这个功能码把多个数据保存到PDM表的数据存储器中去。Modbus通讯规约中的寄存器指的是16位（即2字节），并且高位在前。这样 PDM的存储器都是二个字节。 由于Modbus通讯规约允许每次最多保存 60个寄存器，因此PDM 一次也最多允许保存 60 个数据

14、寄存器。例如：主机要把 0064, 0010保存到地址为 002C , 002D的从机寄存器中去（从机地址码为01）。通讯数据保存结束后，地址为 002C/002D的PDM表内存储信息为：地址原来存储数据（16进制）002C04B0002D1388主机发送的报文格式:主机发送字节数发送信息举例从机地址101;发送至从机01功能码110写多路寄存器起始地址2002Cr要写入的寄存器的起始地址保存数据字长度20002保存数据的字长度（共 2字）保存数据字节长104保存数据的字节长度（共 4字节）保存数据1204B0数据地址002C保存数据221388数据地址002DCRC码2FC63由主机计算得到

15、的 CRC码从机（PDM）响应返回的报文格式:从机响应字节数字节数举例从机地址101来自从机01功能码110写多路寄存器起始地址2002C起始地址为002C保存数据字长度20002;保存2个字长度的数据CRC码28001由从机计算得到的 CRC码三、错误校验码（CRC校验）：主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否正确。由于电子噪声或一些其它干扰，信息在传输过程中有时会发生错误，错误校验码（ CRC）可以检验主机或从机在通讯数据传 送过程中的信息是否有误，错误的数据可以放弃（无论是发送还是接收），这样增加了系统的安全和效率。MODBUS通讯协议的CRC （冗余循环码）包含 2个字节，即16位二

16、进制数。CRC 码由发送设备（主机）计算，放置于发送信息帧的尾部。接收信息的设备（从机）再重新计 算接收到信息的 CRC,比较计算得到的 CRC是否与接收到的相符，如果两者不相符，则 表明出错。在进行CRC计算时只用8个数据位，起始位及停止位，如有奇偶校验位也包括奇偶校 验位，都不参与 CRC计算。 CRC码的计算方法是：1 .预置1个16位的寄存器为十六进制 FFFF （即全为1）;称此寄存器为 CRC寄存器；2 .把第一个8位二进制数据（既通讯信息帧的第一个字节）与 16位的CRC寄存器的低8位相异或，把结果放于 CRC寄存器；3 .把CRC寄存器的内容右移一位（朝低位）用 0填补最高位，并检查右移后的移出位；4 .如果移出位为0 :重复第3步（再次右移一位）；如果移出位为 1 : CRC寄存器与多项式 A001 （1010 0000 0000 0001 ）进行异或；5 .重复步骤3和4,直到右移8次，这本¥整个8位数据全部进行了处理；6 .重复步骤2到步骤5,进行通讯信息帧下一个字节的处理；7 .将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的 16位CRC寄存器的高、低 字节进行交换；8 .最后得到的 CRC寄存器内容即为：CRC码。四、通讯错误信息及数据的处理：当PDM表检测到除了 CRC码出错以外的错误时，必须向主机