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Modbus TCP协议概述

1 简介

modbus由MODICON公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准。Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口，采用master/slave方式通信。

1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的modbus协议：modbusTCP。
简单的理解一下Modbus TCP/IP协议的内容，就是去掉了modbus协议本身的CRC校验，增加了MBAP 报文头。TCP/IP上的MODBUS的请求/响应如下图所示：

2 ModbusTCP数据帧

ModbusTCP的数据帧可分为两部分：报文头(MBAP)+帧结构(PDU)。

2.1 报文头MBAP

MBAP为报文头，长度为7字节，组成如下：

域 长度 描述 客户机 服务器
事务元标识符 2个字节 MODBUS请求/响应事务处理的识别码 客户机启动 服务器从接收的
协议标识符 2个字节 0=MODBUS协议 客户机启动 服务器从接收的请求中重新复制
长度 2个字节 以下字节的数量 客户机启动（请求） 服务器（响应）启动
单元标识符 1个字节 串行链路或其它总线上连接的远程从站的识别码 客户机启动 服务器从接收的请求中重新复制

事务处理标识 ： 可以理解为报文的序列号，一般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文。
协议标识符 ： modbus协议标识符为0x00，0x00；
长度 ： 表示接下来的数据长度，单位为字节。
单元标识符 ： 可以理解为设备地址。

分配串行链路上MODBUS从站设备地址为1～247（10进制），地址0作为广播地址。
对 TCP/IP 来说，利用IP地址寻址MODBUS服务器；因此，MODBUS单元标识符是无用的。必需使用值0xFF。

2.2 MODBUS请求的生成

在收到来自用户应用的需求后，客户端必须生成一个MODBUS请求，并发送到TCP管理。下表显示MODBUS请求ADU编码：

类型 描述 字节大小 实例
MBAP报文头 事务处理标识符Hi 1 0x15
- 事务处理标识符Lo 1 0x01
- 协议标识符 2 0x0000
- 长度 2 0x0006
- 单元标识符 1 0xFF
MODBUS请求 功能码 1 0x03
- 起始地址 2 0x0005
- 寄存器数量 2 0x0001

2.3 MODBUS响应的生成

一旦处理请求，MODBUS 服务器必须使用适当的MODBUS服务器事务处理生成一个响应，并且必须将响应发送到TCP管理组件。

根据处理结果，可以生成两类响应：

  • 肯定的MODBUS响应：
    • 响应功能码 = 请求功能码
  • MODBUS异常响应：
    • 目的是为客户机提供与处理过程检测到的错误相关的信息
    • 响应功能码 = 请求功能码+0x80
    • 提供异常码来表明出错的原因。
异常码 MODBUS名称 备注
01 非法的功能码 服务器不了解功能码
02 非法的数据地址 与请求有关
03 非法的数据值 与请求有关
04 服务器故障 在执行过程中，服务器故障
05 确认 服务器接受服务调用，但是需要相对长的时间完成服务。因此，服务器仅返回一个服务调用接收的确认。
06 服务器繁忙 服务器不能接受MODBUS请求PDU。客户应用由责任决定是否和何时重发请求。
0A 网关故障 网关路经是无效的。
0B 网关故障 目标设备没有响应。网关生成这个异常信息。

2.4 帧结构PDU

PDU由功能码+数据组成。功能码为1字节，数据长度不定，由具体功能决定。

2.4.1 功能码

modbus的操作对象有四种：线圈、离散输入、输入寄存器、保持寄存器。

对象 含义
线圈 PLC的输出位，开关量，在MODBUS中可读可写
离散量 PLC的输入位，开关量，在MODBUS中只读
输入寄存器 PLC中只能从模拟量输入端改变的寄存器，在MODBUS中只读
保持寄存器 PLC中用于输出模拟量信号的寄存器，在MODBUS中可读可写

根据对象的不同，modbus的功能码有：

代码 中文名称 英文名 位操作/字操作 操作数量
0x01 读线圈状态 READ COIL STATUS 位操作 单个或多个
0x02 读离散输入状态 READ INPUT STATUS 位操作 单个或多个
0x03 读保持寄存器 READ HOLDING REGISTER 字操作 单个或多个
0x04 读输入寄存器 READ INPUT REGISTER 字操作 单个或多个
0x05 写线圈状态 WRITE SINGLE COIL 位操作 单个
0x06 写单个保持寄存器 WRITE SINGLE REGISTER 字操作 单个
0x0F 写多个线圈 WRITE MULTIPLE COIL 位操作 多个
0x10 写多个保持寄存器 WRITE MULTIPLE REGISTER 字操作 多个
2.2.2 PDU详细结构

0x01：读线圈
在从站中读1~2000个连续线圈状态，ON=1,OFF=0

  • 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 数量H 数量L（共12字节）
  • 响应：MBAP 功能码 数据长度 数据（一个地址的数据为1位）
  • 如：在从站0x01中，读取开始地址为0x0002的线圈数据，读0x0008位
    00 01 00 00 00 06 01 01 00 02 00 08
  • 回：数据长度为0x01个字节，数据为0x01，第一个线圈为ON，其余为OFF
    00 01 00 00 00 04 01 01 01 01

0x05：写单个线圈

将从站中的一个输出写成ON或OFF，0xFF00请求输出为ON,0x000请求输出为OFF

  • 请求：MBAP 功能码 输出地址H 输出地址L 输出值H 输出值L（共12字节）
  • 响应：MBAP 功能码 输出地址H 输出地址L 输出值H 输出值L（共12字节
  • 如：将地址为0x0003的线圈设为ON
    00 01 00 00 00 06 01 05 00 03 FF 00
  • 回：写入成功
    00 01 00 00 00 06 01 05 00 03 FF 00

0x0F：写多个线圈
将一个从站中的一个线圈序列的每个线圈都强制为ON或OFF，数据域中置1的位请求相应输出位ON，置0的位请求响应输出为OFF

  • 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 输出数量H 输出数量L 字节长度 输出值H 输出值L
  • 响应：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 输出数量H 输出数量L

0x02：读离散量输入

从一个从站中读1~2000个连续的离散量输入状态

  • 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 数量H 数量L（共12字节）
  • 响应：MBAP 功能码 数据长度 数据（长度：9+ceil（数量/8））
  • 如：从地址0x0000开始读0x0012个离散量输入
    00 01 00 00 00 06 01 02 00 00 00 12
  • 回：数据长度为0x03个字节，数据为0x01 04 00，表示第一个离散量输入和第11个离散量输入为ON，其余为OFF
    00 01 00 00 00 06 01 02 03 01 04 00

0x04：读输入寄存器

从一个远程设备中读1~2000个连续输入寄存器

  • 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
  • 响应：MBAP 功能码 数据长度 寄存器数据(长度：9+寄存器数量×2)
  • 如：读起始地址为0x0002，数量为0x0005的寄存器数据
    00 01 00 00 00 06 01 04 00 02 00 05
  • 回：数据长度为0x0A，第一个寄存器的数据为0x0c，其余为0x00
    00 01 00 00 00 0D 01 04 0A 00 0C 00 00 00 00 00 00 00 00

0x03：读保持寄存器

从远程设备中读保持寄存器连续块的内容

  • 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
  • 响应：MBAP 功能码 数据长度 寄存器数据(长度：9+寄存器数量×2)
  • 如：起始地址是0x0000，寄存器数量是 0x0003
    00 01 00 00 00 06 01 03 00 00 00 03
  • 回：数据长度为0x06，第一个寄存器的数据为0x21，其余为0x00
    00 01 00 00 00 09 01 03 06 00 21 00 00 00 00

0x06：写单个保持寄存器

在一个远程设备中写一个保持寄存器

  • 请求：MBAP 功能码 寄存器地址H 寄存器地址L 寄存器值H 寄存器值L（共12字节）
  • 响应：MBAP 功能码 寄存器地址H 寄存器地址L 寄存器值H 寄存器值L（共12字节）
  • 如：向地址是0x0000的寄存器写入数据0x000A
    00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 0A
  • 回：写入成功
    00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 0A

0x10：写多个保持寄存器

在一个远程设备中写连续寄存器块（1~123个寄存器）

  • 请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L 字节长度 寄存器值（13+寄存器数量×2）
  • 响应：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
  • 如：向起始地址为0x0000，数量为0x0001的寄存器写入数据，数据长度为0x02，数据为0x000F
    00 01 00 00 00 09 01 10 00 00 00 01 02 00 0F
  • 回：写入成功
    00 01 00 00 00 06 01 10 00 00 00 01

3 ModbusTCP通信

3.1 通信方式

modbus设备可分为主站(poll)和从站(slave)。主站只有一个，从站有多个，主站向各从站发送请求帧，从站给予响应。在使用TCP通信时，主站为client端，主动建立连接；从站为server端，等待连接。

  • 主站请求：功能码+数据
  • 从站正常响应：请求功能码+响应数据
  • 从站异常响应：异常功能码+异常码，其中异常功能码即将请求功能码的最高有效位置1，异常码指示差错类型
  • 注意：需要超时管理机制，避免无期限的等待可能不出现的应答

IANA（Internet Assigned Numbers Authority，互联网编号分配管理机构）给Modbus协议赋予TCP端口号为502，这是目前在仪表与自动化行业中唯一分配到的端口号。

通信过程

  1. connect 建立TCP连接
  2. 准备Modbus报文
  3. 使用send命令发送报文
  4. 在同一连接下等待应答
  5. 使用recv命令读取报文，完成一次数据交换
  6. 通信任务结束时，关闭TCP连接

4 基于Qt实现

Qt中提供了QModbusTcpClient和QModbusTcpServer两个类分别来实现客户端和服务器端，具体参见官网例子：
Modbus Master example
Modbus Slave example

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    前言在学习Modbus协议时，如果没有相关的基础知识，每次看到线圈相关的概念时，可能会特别困惑，线圈到底是个啥东西，这段文字表达的是啥意思？那么本篇博客，就带大家一起浅浅的了解一下线圈相关的知识。定义第一次在Modbus接触线圈的概念，应该是在介绍功能码的时候，因为其中有一个功能码是“读线圈状态”。我们可以把“线圈状态”理解为一种寄存器，类似于计算机中的寄存器概念，所以读线圈状态就是读某个寄存器，
  • 对股票分析时要注意哪些主要因素？ 会飞的奇葩猪 股票 分析 云掌股吧
    　　众所周知，对散户投资者来说，股票技术分析是应战股市的核心武器，想学好股票的技术分析一定要知道哪些是重点学习的，其实非常简单，我们只要记住三个要素：成交量、价格趋势、振荡指标。     一、成交量 　　大盘的成交量状态。成交量大说明市场的获利机会较多，成交量小说明市场的获利机会较少。当沪市的成交量超过150亿时是强市市场状态，运用技术找综合买点较准；
  • 【Scala十八】视图界定与上下文界定 bit1129 scala
    Context Bound，上下文界定，是Scala为隐式参数引入的一种语法糖，使得隐式转换的编码更加简洁。   隐式参数 首先引入一个泛型函数max，用于取a和b的最大值 def max[T](a: T, b: T) = { if (a > b) a else b }  因为T是未知类型，只有运行时才会代入真正的类型，因此调用a >
  • C语言的分支——Object-C程序设计阅读有感 darkblue086 applec框架cocoa
    自从1972年贝尔实验室Dennis Ritchie开发了C语言，C语言已经有了很多版本和实现，从Borland到microsoft还是GNU、Apple都提供了不同时代的多种选择，我们知道C语言是基于Thompson开发的B语言的，Object-C是以SmallTalk-80为基础的。和C++不同的是，Object C并不是C的超集，因为有很多特性与C是不同的。 Object-C程序设计这本书
  • 去除浏览器对表单值的记忆 周凡杨 html记忆autocompleteform浏览
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  • java的树形通讯录 g21121 java
    最近用到企业通讯录，虽然以前也开发过，但是用的是jsf，拼成的树形，及其笨重和难维护。后来就想到直接生成json格式字符串，页面上也好展现。 // 首先取出每个部门的联系人 for (int i = 0; i < depList.size(); i++) { List<Contacts> list = getContactList(depList.get(i
  • Nginx安装部署 510888780 nginxlinux
    Nginx ("engine x") 是一个高性能的 HTTP 和 反向代理 服务器，也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。 Nginx 是由 Igor Sysoev 为俄罗斯访问量第二的 Rambler.ru 站点开发的，第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。其将源代码以类BSD许可证的形式发布，因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源
  • java servelet异步处理请求 墙头上一根草 ｊａｖａ异步返回ｓｅｒｖｌｅｔ
    servlet3.0以后支持异步处理请求，具体是使用AsyncContext ，包装httpservletRequest以及httpservletResponse具有异步的功能，        final AsyncContext ac = request.startAsync(request, response);   ac.s
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    在Spring中要实例化一个Bean有几种方法： 1、最常用的（普通方法） <bean id="myBean" class="www.6e6.org.MyBean" /> 使用这样方法，按Spring就会使用Bean的默认构造方法，也就是把没有参数的构造方法来建立Bean实例。 （有构造方法的下个文细说） 2、还
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    索引对于良好的性能非常关键，尤其是当数据规模越来越大的时候，索引的对性能的影响越发重要。 索引经常会被误解甚至忽略，而且经常被糟糕的设计。 索引优化应该是对查询性能优化最有效的手段了，索引能够轻易将查询性能提高几个数量级，最优的索引会比 较好的索引性能要好2个数量级。 1 索引的类型 (1) B-Tree 不出意外，这里提到的索引都是指 B-
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      ORACLE日期时间函数大全 TO_DATE格式(以时间:2007-11-02 13:45:25为例) Year: yy two digits 两位年 显示值:07 yyy three digits 三位年 显示值:007
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    多线程运行时需要定义线程运行的先后顺序。 线程优先级是用数字表示，数字越大线程优先级越高，取值在1到10，默认优先级为5。 实例： package com.bijian.study; /** * 因为在代码段当中把线程B的优先级设置高于线程A,所以运行结果先执行线程B的run()方法后再执行线程A的run()方法 * 但在实际中，JAVA的优先级不准，强烈不建议用此方法来控制执
  • 适配器模式和代理模式的区别 bijian1013 java设计模式
    一.简介        适配器模式：适配器模式（英语：adapter pattern）有时候也称包装样式或者包装。将一个类的接口转接成用户所期待的。一个适配使得因接口不兼容而不能在一起工作的类工作在一起，做法是将类别自己的接口包裹在一个已存在的类中。      &nbs
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     SQL映射配置文件一方面类似于Hibernate的映射配置文件，通过定义实体与关系表的列之间的对应关系。另一方面使用<select>,<insert>,<delete>，<update>元素定义增删改查的SQL语句， 这些元素包含三方面内容 1. 要执行的SQL语句 2. SQL语句的入参，比如查询条件 3. SQL语句的返回结果
  • oracle大数据表复制备份个人经验 bitcarter oracle大表备份大表数据复制
    前提：    数据库仓库A（就拿oracle11g为例）中有两个用户user1和user2,现在有user1中有表ldm_table1,且表ldm_table1有数据5千万以上，ldm_table1中的数据是从其他库B（数据源）中抽取过来的，前期业务理解不够或者需求有变，数据有变动需要重新从B中抽取数据到A库表ldm_table1中。    
  • HTTP加速器varnish安装小记 ronin47 http varnish 加速
    上午共享的那个varnish安装手册，个人看了下，有点不知所云，好吧~看来还是先安装玩玩！ 苦逼公司服务器没法连外网，不能用什么wget或yum命令直接下载安装，每每看到别人博客贴出的在线安装代码时，总有一股羡慕嫉妒“恨”冒了出来。。。好吧，既然没法上外网，那只能麻烦点通过下载源码来编译安装了！ Varnish 3.0.4下载地址： http://repo.varnish-cache.org/
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    public class LongestSymmtricalLength { /* * Q75题目：输入一个字符串，输出该字符串中对称的子字符串的最大长度。 * 比如输入字符串“google”，由于该字符串里最长的对称子字符串是“goog”，因此输出4。 */ public static void main(String[] args) { Str
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           写点感想，总结一些，也顺便激励一些自己.现在就是复习阶段，也做做项目.      本专业是GIS专业，当初觉得本专业太水，靠这个会活不下去的，所以就报了培训班。学习的时候，进入状态很慢，而且当初进去的时候，已经上到Java高级阶段了，所以.....，呵呵，之后有点感觉了，不过，还是不好好写代码，还眼高手低的，有
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    甲说： A B两个表总数据量都很大，在百万以上。 idx1  idx2字段表示是索引字段 A B 两表上都有 col1字段表示普通字段 select xxx from A where A.idx1 between mmm and nnn      and exists (select 1 from B where B.idx2 =
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      SpringMVC-ajax返回值乱码解决方案   一：（自己总结，测试过可行） ajax返回如果含有中文汉字，则使用：（如下例：） @RequestMapping(value="/xxx.do")       public @ResponseBody void getPunishReasonB
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    因为在日常的工作中，出问题的时候查看日志是每个管理员的习惯，作为初学者，为了以后的需要，我今天将下面这些查看命令共享给各位 cat tail -f 日 志 文 件 说 明 /var/log/message 系统启动后的信息和错误日志，是Red Hat Linux中最常用的日志之一 /var/log/secure 与安全相关的日志信息 /var/log/maillog 与邮件相关的日志信
  • [应用结构]应用 dcj3sjt126com PHPyii2
    应用主体 应用主体是管理 Yii 应用系统整体结构和生命周期的对象。 每个Yii应用系统只能包含一个应用主体，应用主体在 入口脚本中创建并能通过表达式 \Yii::$app 全局范围内访问。 补充: 当我们说"一个应用"，它可能是一个应用主体对象，也可能是一个应用系统，是根据上下文来决定[译：中文为避免歧义，Application翻译为应
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    junit4.0  assertThat用法 一般匹配符1、assertThat( testedNumber, allOf( greaterThan(8), lessThan(16) ) ); 注释： allOf匹配符表明如果接下来的所有条件必须都成立测试才通过，相当于“与”（&&） 2、assertThat( testedNumber, anyOf( g
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    如何让Drawable绕着中心旋转？ Animation a = new RotateAnimation(0.0f, 360.0f, Animation.RELATIVE_TO_SELF, 0.5f, Animation.RELATIVE_TO_SELF,0.5f); a.setRepeatCount(-1); a.setDuration(1000); 如何控制Andro
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    效果体验：http://hovertree.com/texiao/css/3.htmHTML文件： <!DOCTYPE html> <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <title>简洁的HTML+CSS下拉菜单-HoverTree</title>
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    kafka最初是被LinkedIn设计用来处理log的分布式消息系统，因此它的着眼点不在数据的安全性（log偶尔丢几条无所谓），换句话说kafka并不能完全保证数据不丢失。   尽管kafka官网声称能够保证at-least-once，但如果consumer进程数小于partition_num，这个结论不一定成立。   考虑这样一个case，partiton_num=2
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  • java 多线程高并发读写控制 误区 qifeifei java thread
    先看一下下面的错误代码，对写加了synchronized控制，保证了写的安全，但是问题在哪里呢？ public class testTh7 { private String data; public String read(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "read data "
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    网上已经有一大堆的设置步骤的了，根据我遇到的问题，整理一下，如下： 首先先去下载一个mongodb最新版，目前最新版应该是2.6 cd /usr/local/bin wget http://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-2.6.0.tgz tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-2.6.0.t
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    1.rust里绑定变量是let，默认绑定了的变量是不可更改的，所以如果想让变量可变就要加上mut。 let x = 1; let mut y = 2; 2.match 相当于erlang中的case，但是case的每一项后都是分号，但是rust的match却是逗号。 3.match 的每一项最后都要加逗号，但是最后一项不加也不会报错，所有结尾加逗号的用法都是类似。 4.每个语句结尾都要加分
按字母分类： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ其他