Modbus 协议有两种安装方式:
● 串行网络 – RS485
● TCP/IP 网络
最终结果是相同的,而且 Modbus 点寄存器通常是相同的,但两种安装之间存在差异,如果不仅仅是物理安装的话。
串行 RS485 Modbus
要建立 RS485 Modbus 网络,需要将双绞线电缆从网络主设备安装到从设备。
通常,带有屏幕的单双绞线电缆就可以完成这项工作,但如今越来越多的制造商推荐使用双绞线电缆。
推荐两对电缆线的原因是使一对可用于发送/接收线,而另一对可用作屏蔽线或排扰线。这样就可以覆盖所有的基地。
通过 RS485 网络连接 Modbus 设备时,它们应以菊花链形式连接在一起,不支持任何其他布线拓扑。
串行网络布线
整个网络中的连接应该保持不变:正对正,负对负。这些有时可能被标记为 A 和 B。如果这些被交叉,这可能会导致整个网络瘫痪并在主控制器内产生通信警报。
还值得一提的是,屏蔽电缆在整个网络中应保持完好无损,并且仅在控制器端接地。
TCP/IP 网络连接
根据 cat5/6 的限制,每个网段的最大长度为 100m,Wi-Fi 可能会根据安装的类型和质量达到更长的距离。
当通过其他网络进行通信时,需要在防火墙上打开一个通信端口,默认端口是:502,但如果需要,可以更改此端口。
在配置 TCP / IP Modbus 网络时,每个设备都需要使用网络上可用的唯一 IP 地址进行编程。
RS485 与 TCP / IP Modbus
典型的寄存器表
上表是一个有用的参考点,因为制造商的文献通常不会说明该点是什么类型的寄存器。根据您使用的系统,您可能无法在您包含的模拟可写对象上搜索输入寄存器;这是因为输入寄存器是只读的。
线圈点 00001 – 09999
将线圈点视为可写的数字点,例如数字输出。
读取线圈点时,您将看到真或假反馈值。它可以是两种状态之一,仅此而已。这同样适用于当你写到这一点时,你可以把它设为真或假。线圈点通常是设备内用于触发某些功能的数字点。
● Modbus 功能代码 1 = 读取线圈
● Modbus 功能代码 5 = 写入单个线圈
● Modbus 功能代码 15 = 写入多个线圈
连接 Modbus 串行设备时,每个网络限制为 32 个;由于主设备占用了网络上的地址,因此上述示例将分类为 4。如有必要,可以通过在网络上使用中继器和助推器来解决此限制。
不论增强器和中继器,串行网络的最大长度不能超过1200m。
在某些情况下,可能需要在通信对上安装终端电阻。通常,一个 120 欧姆的电阻可以正常工作,但如果需要,可以更准确地计算出来。越来越多的设备带有内置的端接跳线,可用于在需要时省去电阻的麻烦。
配置 RS485 串行 Modbus 网络时,您需要在每个设备中设置以下内容:
● 波特率
● 平价
● 停止位
● 数据位
这些通常可以通过板载跳线或软件进行配置。在开始此类项目时,需要进行板载跳线需要设置,直接开箱即可完成,而不是安装在天花板或现场任何地方要容易得多.
TCP / IP Modbus
要建立 TCP/IP Modbus 网络,所有设备必须在本地或通过网关连接连接到同一网络。通常,这些将是使用以太网电缆和 RJ45 端的有线连接,尽管现在更多的设备通过 Wi-Fi 连接,但两种解决方案都可以完成这项工作。
TCP / IP Modbus 并不像串行连接那样每个网络限制为 32 个设备,但是,每个主(客户端)设备都有其自身的限制,在开始设计系统之前应进行检查。
与 RS485 Modbus 网络的另一个区别是使用的术语,当谈到串行连接时,我们说“主从”,当谈到 TCP / IP Modbus 时,我们说“客户端和服务器”。
离散输入 10001 – 19999
这些点类似于线圈点,除了它们是只读的,就像数字输入一样。
读取离散输入时,它将反馈两个值之一,它是真或假,仅此而已。根据设备的不同,它可能被标记为 1 或 0、开或关等。这些类型的点通常用于显示控制器上数字输入的状态。
Modbus 功能代码 2 – 读取输入状态
输入寄存器 30001 – 39999
输入寄存器是由 16 位信息组成的只读点。模拟输入值将被归类为输入寄存器。
输入寄存器可以进一步分类为有符号或无符号,由于 16 位限制,无论哪种方式,都存在可以显示的最大信息量。
签名寄存器可以从 -32,768 到 32,767。这对温度传感器很有用。
无符号寄存器可以从 0 到 65,536。这对于消耗量表很有用,因为不需要负值。
Modbus 功能代码 4 – 读取输入寄存器
持有寄存器 40001 – 49999
保持寄存器是由 16 位信息组成的可写点。模拟输出值将被归类为保持寄存器。
就像输入寄存器一样,保持寄存器也可以有符号或无符号。16 位保持寄存器与上面详述的输入寄存器具有相同的范围限制
Modbus 功能代码 3 = 读取保持寄存器
Modbus 功能代码 6 = 写入保持寄存器
Modbus 功能代码 16 = 写入多个保持寄存器
字节顺序(MSB / LSB)
这是配置 Modbus 网络的鲜为人知的部分之一。以我的经验,这样做的原因是因为字节顺序通常总是 MSB > LSB,这是大多数控制器默认设置的。
● MSB = 最高有效位
● LSB = 最低有效位
这与控制器读取组成寄存器的各个位的顺序有关。正如我们前面所讨论的,标准输入或保持寄存器由 16 位组成,通常从位 0 到位 15 开始。
虽然这个设置经常被遗忘,但重要的是您要意识到它,因为它会在读取寄存器值时产生问题。
所有 16 位寄存器值都是使用二进制代码读取的,这就是存在最大值 65,535 的原因,即二进制的 16 个。
现在让我们假设我们正在尝试使用 Modbus 读取寄存器值。我们已经准备好网络设置,所有设备都在线并且工作(嗯,接收值),但我们还没有意识到这个设备首先使用 LSB 而不是 MSB。
默认情况下,我们将使用 MSB 顺序(从左到右)读取50,401的值
当设置为 LSB 时,我们读取的值为34,595(从右到左)。