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Modbus TCP implement

作者：貓貓風 ฅ●ω●ฅ│2018-01-14 22:07:01│巴幣：40│人氣：10025

Modbus為工業上常用的通訊協定之一

有一方為 Master 採取主動詢問方式，送出 Query Message 給 Slave 方

然後由Slave 方依據接到的 Query Message 內容準備 Response Message 回傳給Master

一般使用上，監控系統(HMI)都為 Master，PLC、電表、儀表等都為Slave

HMI 系統一直 Polling Slave 的各種 relay and register 最新數值

然後做顯示及各種邏輯計算及控制調整等處理

一般的Modbus為標準的序列通訊，分為兩種

一種為使用二進位表示法來進行資料的傳遞與交換，此方式稱做 Modbus RTU

詳細使用/實作方式可以參考此篇 -> Modbus RTU Transmit - 以 Arduino 為例

另一種為人類可讀性較高的傳遞方式，稱做 Modbus ASCII

以上兩種方式在傳遞資料的結尾皆需要加上校驗又稱錯誤檢查機制 CRC

CRC的計算方法可以參考此篇 -> Modbus RTU CRC 計算

然而 Modbus 也可以藉由乙太網路 TCP/IP 的方式來進行，稱做 Modbus TCP

此種通訊格式不需要計算CRC，取而代之的是使用識別碼的方式來進行資料驗正

例如Master傳遞的第一筆資料序號為 01 ，則Slave端收到後的回應資料序號也要為 01

如此則表示為同一筆資料的回應(response)

以下介紹 Modbus TCP request 的基本傳遞格式

TCP Header	Address	Function Code	Start register addr	query length	data
6bytes	1byte	1byte	2byte	2bytes	N bytes

byte 0 - 1 為本次通訊的識別碼

byte 2 - 4 通常為0

byte 5 :為資料長度 (從Address ~ data的總長度)

byte 6: slave端位址

byte 7: 操作碼，主要為以下幾種

01: 讀取當前 digital out status

02: 讀取當前 digital input status

03: 讀取當前 analog out status

04: 讀取當前 analog input status

05: 寫入單個 digital out value

06: 寫入單個 analog out value

15: 寫入多個 digital out value

16: 寫入多個 analog out value

實際上要怎麼用，還是要以裝置 Datasheet 上規範的為主

byte 8 - 9: 詢問暫存器起始位址

byte 10-11: 詢問資料長度

byte 12 - N: 要傳遞的資料(通常為寫入值，依照不同操作碼會帶有不同長度的資料)

以下為常用操作碼(function Code)的實際範例

操作碼 01 讀取多個 Di ( Di relay的起始暫存器位址為 00001)

Master Requst

Header						addr	func	Start addr		Request length
00	01	00	00	00	06	11	01	00	13	00	0D

Master要求讀取裝置位址17從暫存器位址19 ~ 32的資料

Slave Response

Header					addr	func	Byte count	data
00	01	00	00	06	11	01	02	D3	17

Slave端回應的資料長度為 2 bytes ，資料內容為 D3 17

回應資料的位置為倒著塞

D3 (HEX) = 1101 0011 -> relay status = ON ON OFF ON OFF OFF ON ON

17 (HEX) = 0001 0111 -> relay status = OFF OFF OFF ON OFF ON ON ON

操作碼 02: 讀取多個 Do (Do relay的起始暫存器位址為 10001)

Master Requst

Header						addr	func	Start addr		Request length
00	01	00	00	00	06	17	02	00	65	00	21

Master要求讀取裝置位址23從暫存器位址10101 ~ 10134的資料

Slave Response

Header						addr	func	byte count	DATA
00	01	00	00	00	06	17	02	05	AA	45	27	83	01

Slave端回應的資料長度為 5 bytes ，資料內容為 AA 45 27 83 01

回應資料的位置為倒著塞

AA (HEX) = 1010 1010 -> relay status = ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF

45 (HEX) = 0100 0101 -> relay status = OFF ON OFF OFF OFF ON OFF ON

以下依此類推.........

操作碼 03: 讀取多個 Ao (Ao起始站存器位置為 40001

Master Requst

Header						addr	func	Start addr		Request length
00	01	00	00	00	06	29	03	02	FC	00	02

Master要求讀取裝置位址25從暫存器位址40764 ~ 40766的資料

Slave Response

Header						addr	func	Byte count	Data1	Data1	Data2	Data2
00	01	00	00	00	06	29	03	04	00	63	30	30

Slave端回應的資料長度為 4 bytes ，資料內容為 00 63 30 30

由於要求的資料為整數int，因此一個資料佔2bytes

data1 = 00 63 (HEX) = 99 (DEC)

data2 = 30 30 (HEX)= 12336 (DEC)

操作碼 04: 讀取多個 Ai (Ao起始站存器位置為 30001

動作原理與操作碼三完全相同，只有操作的function code與暫存器起始位置不同

操作碼 05: 寫入單點 Do (Start = 10001

Master Requst

Header						addr	func	Start addr		Writedata
00	01	00	00	00	06	0A	05	00	0B	FF	00

Master要求寫入資料到裝置位址10的暫存器位址10012

寫入 FF 00 表示讓 Relay ON

Slave Response

Header						addr	func	Start addr		Writedata
00	01	00	00	00	06	0A	05	00	0B	FF	00

Slave會 Echo相同訊息表示寫入成功

操作碼 06: 寫入單點 Ao (Start = 40001

Master Requst

Header						addr	func	Start addr		Write data
00	01	00	00	00	06	0D	06	00	6F	03	E7

Master要求寫入資料到裝置位址13的暫存器位址40112

寫入資料為整數 03 E7(HEX) = 999

Slave Response

Header						addr	func	Start addr		Write data
00	01	00	00	00	06	0D	06	00	6F	03	E7

Slave會 Echo相同訊息表示寫入成功

操作碼 15: 寫入多點 Do (Start = 10001

Master Requst

Header						addr	func	Start addr		Data lenth		Byte count	data
00	01	00	00	00	06	11	0F	00	0A	00	0C	02	55	03

Master要求寫入資料到裝置位址15的暫存器位址10010 - 10022

資料的位置為倒著塞

55 (HEX) = 0101 0101 = OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON

03(HEX) = 0000 0011 = OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON ON

Slave Response

Header						addr	func	Start addr		Data lenth
00	01	00	00	00	06	11	0F	00	0A	00	0C

以 request的前 6byte 作為 response 回傳

操作碼 16: 寫入多點 Ao (Start = 40001

Header						addr	func	Start addr			Data lenth		Byte count		Data1		Data1		Data2		Data2		Data3	Data3
00	01	00	00	00	06	27	10	01	35	00		03		06		03		10		31		A2	C0	C9

Master要求寫入資料到裝置位址39的暫存器位址40309 - 40311

寫入值為整數(一個佔 2bytes 總共寫入三個)

Slave Response

Header						addr	func	Start addr		Data lenth
00	01	00	00	00	06	27	10	01	35	00 03

以 request的前 6byte 作為 response 回傳

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留言共 6 篇留言

珀伽索斯(Ama)：
以前畫過這樣的表，那時候學這個非常辛苦，
真虧貓貓風還記得這麼清楚[e19]

01-14 22:12

貓貓風 ฅ●ω●ฅ：
打這篇稿到頭很痛@A@01-14 22:13

：
已收藏，我好需要這個阿阿阿阿阿(大哭)
最近在重整系統被指派要使用這個
我根本沒有概念(崩潰

01-15 09:34

貓貓風 ฅ●ω●ฅ：
由於工作繁忙，晚回了不好意思 ><
詳細請看信件的回復01-15 13:27

昭君出塞因地制宜：
すげえ～

01-16 14:09

貓貓風 ฅ●ω●ฅ：
[e34]01-17 21:46

沐：
這好厲害哈哈哈哈

01-24 15:47

貓貓風 ฅ●ω●ฅ：
[e24]03-01 13:45

小刀：
同樓上，厲害厲害，果然不凡~

01-25 10:39

貓貓風 ฅ●ω●ฅ：
謝謝刀姊唷
03-01 13:45

〝雨落花開×燕返時〃：
大大的文章又幫到我了哈哈XD!!

11-19 11:52

貓貓風 ฅ●ω●ฅ：
ฅ●ω●ฅ11-19 15:28

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