台达PLC进行MODBUS通讯协议说明

通讯口

ES2/EX2/SA2/SX2 系列主机最多有 3 个通讯口(COM1~COM3), SS2 系列主机有 2 个通讯口(COM1, COM2)。支持台达人机界面(HMI) “DELTA Q-link” 通讯格式, 可加快 HMI 画面更新速度。

COM1 : RS-232 通讯口,可做主站或从站。为主要的程序编辑通讯口。

COM2 :  RS-485 通讯口, 可做主站或从站。

ES2/EX2/SA2 COM3 :  RS-485 通讯口,可做主站或从站。

SX2 COM3: USB 通讯口, 可做从站。

COM1~COM3 通讯口可用于 Modbus ASCII 或 RTU 模式通讯.

通讯结构:

通讯口的默认通讯格式

L     Modbus ASCII 模式

L     7 个数据位

L     1 个停止位

L     奇校验位 (EVEN)

L     9600bps 波特率

4.2    ASCII 模式通讯协议

通讯数据结构

9600 (波特率), 7 (数据位), Even (奇偶校验位) 1 (起始位), 1 (停止位)

16 进制与 ASCII 码对应关系如下表所示:

4.2.1  ADR (通讯地址)

有效的通讯地址范围为 0~254。当通讯地址为 0 时表示对所有 PLC 广播, 收到广播消息的 PLC 不会 对广播消息做回应。当 PLC 地址不为 0 时, PLC 会回应正常讯息给主站设备。

例如,通讯地址为 16  (十进制) 的 PLC 的地址的 ASCII 码表示方法如下所示(十进制数 16 的十六 进制为 10)。

(ADR 1, ADR 0)=’1’,’0’s’1’=31H, ‘0’ = 30H

4.2.2  命令码及数据

数据字符的格式取决于命令码,有效的命令码的描述如下表所示:

命令码(Hex)	含义	可操作装置
01 (01 H)	读节点状态(不可读输入节点状态)	S, Y, M, T, C
02 (02 H)	读节点状态(可读输入节点状态)	S, X, Y, M,T, C
03 (03 H)	读寄存器的内容值	T, C, D
05 (04 H)	强制单独节点状态 On/Off	S, Y, M, T, C
06 (06 H)	预设单独寄存器的值	T, C, D
15 (0F H)	强制多个节点状态 On/Off	S, Y, M, T, C
16 (10 H)	预设多个寄存器的值	T, C, D
17 (11 H)	报告从站地址	None
23 (17 H)	PLC LINK 在一个轮询时间内同时 执行读写功能	None

例如: 读取 PLC 通讯地址 01, 地址 H0614~H61B (寄存器 T20~T27)  的连续 8 个字符组的数据。0614 (十六进制) 为 PLC 内部 T20 的地址。

PC一PLC:

“: 01 03 06 14 00 08 DA CR LF”

请求讯息:

PLC一PC

“: 01 03 10 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 06 00 07 00 08 C8 CR LF”

回应讯息:

4.2.3   LRC校验 (校验和)

LRC 校验码为从站地址至最后一个数据内容的 16 进制数叠加后的值的各位取反后再加 1 的值。如下 例所示,LRC 校验码的值为 F6(16 进制)。LRC 校验码的计算方法如下:01H+03H+04H+01H+00+01H = 0AH, 0A  (16 进制)各位取反后的结果再加 1 为 F6  (16 进制)。

异常响应:

从站在收到主站的命令讯息后期望回应给主站一个正常的回应讯息, 但有时 PLC 在收到主站的命令 讯息后不回应或者回应错误原因,下面将描述 PLC 没有给主站设备回应或回应错误原因的情况。

1.  由于通讯错误, PLC 没有收到正确的命令讯息: 因此当 PLC 没有回应讯息时,主站设备须设置一 个通讯超时条件。

2. 没有通讯错误发生时, PLC 接收到一个有效的通讯讯息, 但 PLC 不能理解此讯息的意思, 所以 PLC 会给主站做异常回应。回应讯息的命令码的最高位会置位为 1 并且会返回一个异常码说明造成异常回 应的原因。

命令码为 01H 时的异常响应范例, 异常响应码为 02H

请求讯息:

回应讯息

4.3      RTU  模式通讯协议

通讯数据结构

9600 (波特率), 8 (数据位), Even (奇偶校验位) 1 (起始位), 1 (停止位)

4.3.1  地址 (通讯地址)

有效的通讯地址范围为 0~254。当通讯地址为 0 时表示对所有 PLC 广播, 收到广播消息的 PLC 不会 对广播消息做回应。当 PLC 地址不为 0 时, PLC 会回应正常消息给主站设备。

例如, 当和通讯地址为 16 (十进制) 的 PLC 进行通讯时, 从站地址须设为 10 (16 进制), 十进制数 16 的十六进制为 10)。

4.3.2  命令码及数据

数据字符的格式取决于命令码, 有效的功能码的描述请参考 4.2.2 节。

范例: 读取 PLC 站号 01, 地址 H0614~H61B (T20~T27)的连续 8 个字符组的数据。读取从站设备 (通 讯地址为 1)的值。

PC一PLC

“ 01 03 06 14 00 08 04 80”

传送讯息:

PLC一PC

“ 01 03 10 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 06 00 07 00 08 72 98”

回应讯息:

4.3.3  CRC 校验 (校验和)

CRC 校验从”从站地址” 开始,至”最后一个数据内容”结束。CRC 校验计算方法如下: 步骤 1 : 载入一个内容值为 FFFF  (十六进制) 的 16 位寄存器(称为 CRC 寄存器)。

步骤 2 : 指令讯息中的第一个字节的 8 位数据与 CRC 寄存器低字节的 8 位数据进行异或运算,运算 结果存储于 CRC 寄存器内。

步骤 3: CRC 寄存器的内容值右移 1 位并将其最高位填入 0。

步骤 4:  检查 CRC 寄存器最低位的值,如果为 0 则重复步骤 3:如果为 1 , CRC 寄存器的内容与 A001  (十六进制)进行异或运算, 运算结果存储于 CRC 寄存器内。

步骤 5 : 重复步骤 3 及步骤 4,直到CRC 寄存器的内容被右移了8 位。此时, 指令讯息的第一个字节 已完成处理。

步骤 6 : 对指令讯息的下一个字节重复步骤 2 至步骤 5 的操作, 直到指令讯息的所有字节都被处理完 成。CRC 寄存器最后的内容就是 CRC 校验值。在指令讯息中传送 CRC 校验值时, 计算出的 CRC 校 验值高低字节须互换, 即 CRC 校验值低字节先被传送。

下面为用 C 语言求 CRC 校验值的计算范例

unsigned char* data     <// 指令讯息内容指针

unsigned char length   <// 指令讯息的长度

unsigned int crc_chk(unsigned char* data, unsigned char length)

{

int j;

unsigned int reg_crc=0Xffff;

while(length–)

{

reg_crc ^= *data++;

for (j=0;j<8;j++)

{

If (reg_crc & 0x01) reg_crc=(reg_crc>>1) ^ 0Xa001; /* LSB(b0)=1 */

else reg_crc=reg_crc >>1;

}

}

return reg_crc;       // the value that sent back to the CRC register finally

}

异常回应:

从站在收到主站的命令讯息后期望回应给主站一个正常的回应讯息, 但有时 PLC 在收到主站的命令 讯息后不回应或者回应错误原因,下面将描述 PLC 没有给主站设备回应或回应错误原因的情况。

1.  由于通讯错误, PLC 没有收到正确的命令讯息: 因此当 PLC 没有回应讯息时,主站设备须设置一 个通讯超时条件。

2. 没有通讯错误发生时, PLC 接收到一个有效的通讯讯息, 但 PLC 不能理解此讯息的意思, 所以 PLC 会给主站做异常回应。回应讯息的命令码的最高位会置位为 1 并且会返回一个异常码说明造成异常回 应的原因。

下面的例子为命令码为 01H 时的异常回应范例, 异常回应码为 02H。

传送讯息:

回应讯息:

字段名	数据(16 进制)
开始	保持无输入数据≥10 ms
从站地址	01
命令码	81
异常码	02
CRC 校验码低字节	C1
CRC 校验高字节	91
结束	保持无输入数据≥10 ms

PLC装置地址

装置	范围	有效范围	MODBUS地址	装置通讯地址
ES2/EX2	SS2	SA2/SX2
S	000~255	000~1023	000~1023	000001~000256	0000~00FF
S	256~511	000257~000512	0100~01FF
S	512~767	000513~000768	0200~02FF
S	768~1023	000769~001024	0300~03FF
X	000~377 (Octal)	000~377	000~377	101025~101280	0400~04FF
Y	000~377 (Octal)	000~377	000~377	001281~001536	0500~05FF
T	000~255 bit	000~255	000~255	001537~001792	0600~06FF
000~255 word	000~255	000~255	401537~401792	0600~06FF
M	000~255	0000~4095	0000~4095	002049~003584	0800~08FF
M	256~511	0900~09FF
M	512~767	0A00~0AFF
M	768~1023	0B00~0BFF
M	1024~1279	0C00~0CFF
M	1280~1535	0D00~0DFF
M	1536~1791	045057~047616	B000~B0FF
M	1792~2047	B100~B1FF
M	2048~2303	B200~B2FF
M	2304~2559	B300~B3FF
M	2560~2815	B400~B4FF
M	2816~3071	B500~B5FF
M	3072~3327	B600~B6FF
M	3328~3583	B700~B7FF
M	3584~3839	B800~B8FF
M	3840~4095	B900~B9FF
C	000~199 (16-bit)	000~199	000~199	003585~003784	0E00~0EC7
000~199	000~199	403585~403784	0E00~0EC7
200~255 (32-bit)	200~255	200~255	003785~003840	0EC8~0EFF
200~255	200~255	401793~401903(奇数位址有效)	0700~076F

4.5    命令码

4.5.1  命令码: 01, 读节点状态(不可读输入点状态)

数据个数最大值= 255  (10 进制) = FF  (16 进制)

范例:读取从站设备(通讯地址为 1)T20~T56 的节点状态。

PC一PLC: “:01 01 06 14 00 25 BF CR LF”

传送讯息:

假设请求讯息中的节点状态个数为 n  (十进制), n/8 的商为 M,余数为 N.。

当 N=0 时, 回应讯息中的字节个数为 M;当 N≠0 时, 回应讯息中的字节个数为为 M+1. PLC一PC: “:01 01 05 CD 6B B2 0E 1B D6 CR LF”

回应讯息:

4.5.2  命令码: 02,读节点状态(可读输入节点状态)

范例:读取从站设备(通讯地址为 1) Y024~Y070 的节点状态。

PC一PLC “: 01 02 05 14 00 25 BF CR LF”

传送讯息:

假设请求讯息中的节点状态个数为 n  (十进制), n/8 的商为 M,余数为 N.。

当 N=0 时, 回应讯息中的字节个数为 M;当 N≠0 时, 回应讯息中的字节个数为为 M+1. PLC一PC “: 01 01 05 CD 6B B2 0E 1B E5 CR LF”

回应讯息:

字段名	ASCII 码
起始字符	:
从站地址	01
命令码	02
字节个数	05
Y024~Y033 节点状态	CD
Y034~Y043 节点状态	6B
Y044~Y053 节点状态	B2
Y054~Y063 节点状态	0E
Y064~Y070 节点状态	1B
LRC 校验码	E5
结束字符 1	0D (Hex)
结束字符 0	0A (Hex)

4.5.3  命令码: 03,读出寄存器内容值

命令码 03 可读寄存器: T, C, D

范例::读取从站地址为 1 的 PLC 的 T20~T27 的内容值。

PC一PLC: “: 01 03 06 14 00 08 DA CR LF”

传送讯息:

字段名	ASCII 码
起始字符	:
从站地址	01
命令码	03
数据地址高字节	06
起始数据地址高字节	14
读取数据个数高字节	00
读取数据个数低字节(数据个数以字为单位)	08
LRC 校验码	DA
结束字符 1	0D (Hex)
结束字符 0	0A (Hex)

PLC一PC: “:01 03 10 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 06 00 07 00 08 B8 CR LF” 回应讯息:

4.5.4  命令码: 05, 强制单独节点状态

命令码为 05 时,强制数据 FF00  (16 进制)表示将节点强制为 On;  强制数据 0000  (16 进制)表示 将节点强制为 Off。其它的强制数据无效且不会对强制节点有影响。

范例:强制 Y0 节点为 On。

PC一PLC   “: 01 05 05 00 FF 00 F6 CR LF”

传送讯息:

PLC一PC   “: 01 05 05 00 FF 00 F6 CR LF”

回应信息:

4.5.5  命令码: 06, 预设单独寄存器的值

范例: :设置寄存器 T0 的值为 12 34  (16 进制), T0 的通讯地址为 0600  (16 进制)。 PC一PLC   “: 01 06 06 00 12 34 AD CR LF”

传送讯息:

PLC一PC   “: 01 06 06 00 12 34 AD CR LF”

回应信息:

4.5.6  命令码: 15, 强制多个节点

节点数目最大值 = 255

范例:设置节点 Y007…Y000 = 1100 1101, Y011…Y010 = 01.

PC一PLC: “: 01 0F 05 00 00 0A 02 CD 01 11 CR LF”

传送讯息:

PLC一PC: “: 01 0F 05 00 00 0A E1 CR LF”

回应信息:

4.5.7  命令码: 16, 预设多个寄存器的值

范例:设置 T0  的值为 000A  (16 进制),设置 T1 的值为 0102  (16 进制)。

PC一PLC: “: 01 10 06 00 00 02 04 00 0A 01 02 D6 CR LF”

传送讯息:

PLC一PC: “: 01 10 06 00 00 02 E7 CR LF”

回应信息: