隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，MODBUS成為了工業(yè)控制系統(tǒng)中的一種通用協(xié)議。由于該協(xié)議的簡單且通用，得到了眾多儀表廠商的支持，成為儀表及智能終端的一項(xiàng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以進(jìn)行通信。它的開放性、可擴(kuò)充性和標(biāo)準(zhǔn)化使不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以簡單可靠地連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行系統(tǒng)的集中監(jiān)控，從而成為最流行的協(xié)議之一。同樣，世紀(jì)星組態(tài)軟件也提供了支持上位機(jī)和下位設(shè)備進(jìn)行MODBUS通信的驅(qū)動程序，使用戶可以方便使用裝有世紀(jì)星軟件的上位機(jī)和下位的設(shè)備進(jìn)行通信。

MODBUS通信協(xié)議

MODBUS協(xié)議是莫迪康公司1978年發(fā)明的一種用于電子控制器進(jìn)行控制和通信的協(xié)議。此協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS232、RS422、RS485標(biāo)準(zhǔn)和以太網(wǎng)設(shè)備。不同廠商生產(chǎn)的符合MODBUS協(xié)議的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。MODBUS協(xié)議采用主從(master-slave)技術(shù)，是一種問答方式的通信協(xié)議。每次通信均由主機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)請求信息，從機(jī)接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)以響應(yīng)請求；主機(jī)也可以直接發(fā)信息修改從機(jī)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫。

MODBUS協(xié)議支持兩種數(shù)據(jù)傳送模式，即ASCII碼和MODBUS-RTU。

(1)MODBUS-RTU

表1 主機(jī)詢問數(shù)據(jù)幀報(bào)文

表2從機(jī)回答數(shù)據(jù)幀報(bào)文

(2)ASCII碼

表3主機(jī)詢問數(shù)據(jù)幀報(bào)文

表4從機(jī)回答數(shù)據(jù)幀報(bào)文

MODBUS在世紀(jì)星中的應(yīng)用

在世紀(jì)星中，除了支持MODBUS-RTU和ASCII碼兩種數(shù)據(jù)傳送模式外，還支持MODBUS TCP/IP 傳送方式。事實(shí)上，MODBUS TCP/IP的命令格式和MODBUS-RUT是很相似的，MODBUS TCP/IP只是缺少兩個字節(jié)的CRC校驗(yàn)。在MODBUS協(xié)議中，是根據(jù)不同的功能碼來完成不同的讀寫功能的，世紀(jì)星中支持的功能碼及其功能如表5所示：

表5 世紀(jì)星所支持的功能碼

在硬件設(shè)備中，數(shù)據(jù)存儲在寄存器內(nèi)，每個存儲數(shù)據(jù)的寄存器對應(yīng)一個寄存器地址，上位機(jī)就是根據(jù)這些地址組織命令去讀寫寄存器里的數(shù)據(jù)。一個兩個字節(jié)的整型數(shù)據(jù)存儲在一個寄存器地址中，一個四字節(jié)的整型或浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)則要存儲在連續(xù)的兩個寄存器地址中，通常都是高地址存放數(shù)據(jù)的高字，低地址存放數(shù)據(jù)的低字。

由于很多用MODBUS協(xié)議的儀表廠家都在以自己的方式來說明儀表上的參數(shù)以及它對應(yīng)的寄存器地址，所以一部分廠家是以十六進(jìn)制來標(biāo)記寄存器地址，而另一部分廠家用十進(jìn)制。為了使用戶在工程里建立變量時方便的和儀表上的寄存器連接，世紀(jì)星分別在MODBUS-RTU和ASCII碼兩種通信方式下，支持十六進(jìn)制通道號和十進(jìn)制通道號兩種變量連接方式，因此，就免去了用戶做很多的十六進(jìn)制和十進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換的工作。

在設(shè)備的說明書中，一般會指定寄存器地址，數(shù)據(jù)類型，該地址的寄存器支持的功能碼等要素，以MODBUS-RTU 十六進(jìn)制的驅(qū)動為例，如果寄存器地址為0005H，數(shù)據(jù)類型為兩個字節(jié)的整形，支持03H功能碼讀數(shù)據(jù)，則對應(yīng)到世紀(jì)星軟件中需要連接的變量為4x0005，變量類型為I/O整數(shù)，數(shù)據(jù)類型可以分為有符號的INT或無符號的UINT 或者BCD碼，在進(jìn)行通信時，世紀(jì)星發(fā)送的以及設(shè)備返回的命令如下表所示：

主機(jī)發(fā)送：

從機(jī)返回：

由設(shè)備返回的命令，可以知道設(shè)備返回了兩個字節(jié)的有效數(shù)據(jù)(00 1A)，則寄存器地址為0005H里的數(shù)據(jù)為001AH=26。

如果寄存器地址為0009H，數(shù)據(jù)類型為兩個字節(jié)的整型，支持06H功能碼寫數(shù)據(jù)，則對應(yīng)到世紀(jì)星軟件中需要連接的變量為4x0009，變量類型為I/O整數(shù)，數(shù)據(jù)類型可以為有符號的INT或無符號的UINT 或者BCD碼，在通信時，世紀(jì)星發(fā)送的以及設(shè)備返回的命令如下表所示(寫入數(shù)據(jù)258=0102H)：

主機(jī)發(fā)送：

從機(jī)返回：

經(jīng)過發(fā)送上表中的命令，0102H便成功寫入到寄存器地址為0009H號的寄存器中。

如果寄存器地址為0010H，數(shù)據(jù)類型為四個字節(jié)的整型或浮點(diǎn)型，支持10H功能碼寫數(shù)據(jù)，則對應(yīng)到世紀(jì)星軟件中需要連接的變量為4x0010，變量類型為I/O實(shí)數(shù)，數(shù)據(jù)類型可以為有整型的LONG或浮點(diǎn)型的FLOAT，在通信時，世紀(jì)星發(fā)送的以及設(shè)備返回的命令如下表所示(寫入數(shù)據(jù)258=0102H)：

主機(jī)發(fā)送：

從機(jī)返回：

經(jīng)過發(fā)送上表中的命令，0102H便成功寫入到寄存器地址為0010H號的寄存器中，0000H成功寫入了寄存器地址為0011H號的寄存器中。

上述內(nèi)容就是在世紀(jì)星中根據(jù)設(shè)備說明書連接保持寄存器的變量連接方式，以及通信的過程，其它的例如輸入寄存器，輸入線圈等都和保持寄存器是類似的，通過特定的功能碼對特定地址的寄存器進(jìn)行讀寫操作，這里就不一一介紹了。

小結(jié)