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1、MODBUS RTU 通讯协议 - 1 - MODBUS_RTU通讯规约（本协议采用主从问答方式（单播） PDM系列仪表/变送器：PDM系列仪表/变送器采用全新的设计，革命性地改变了传统电表的概念；具有多功能、 高精度、数字式、可编程、结构紧凑、多画面显示的特点，它可以满足电力工业未来对电 表的需求。 MODBUS通讯协议： ModBus通讯规约允许PDM系列仪表/变送器与施耐德、西门子、AB、GE等多个国际 著名品牌的可编程顺序控制器（PLC）、RTU、SCADA系统、DCS或与第三方具有 ModBus兼容的监控系统之间进行信息交换和数据传送。 PDM系列仪表/变送器只要简单地增加一套基于计
2、算机（或工控机）的监控软件（如： 组态王、Intouch、FIX、synall等）就可以构成一套电力监控系统。 广泛的系统集成：PDM系列仪表/变送器提供了标准的RS-485/422通讯接口及ModBus通讯协议，这个通 讯协议已广泛被国内外电力行业及工控行业作为系统集成的标准。MODBUS RTU 通讯协议 - 2 - 通讯数据的类型及格式： 信息传输为异步方式，并以字节为单位。在主站和从站之间传递的通讯信息是11位的 字格式： 字格式（串行数据） 11位二进制 起始位 1位 数据位 8位 奇偶校验位 1位:有奇偶校验位/无：无奇偶校验位 停止位 1位:有奇偶校验位/2位：无奇偶校验位 通讯
3、数据（信息帧）格式 数据格式： 地址码 功能码 数据区 错误校检 数据长度： 1字节 1字节 N字节 16位CRC码（冗余循环码） 注：1、1个字节由8位二进制数组成（既8 bit）。2、ModBus是Modicon公司的注册商标。3、 “从机”在本文件中既为PDM。 一、通讯信息传输过程： 当通讯命令由发送设备（主机）发送至接收设备（从机）时，符合相应地址码的从机 接收通讯命令，并根据功能码及相关要求读取信息，如果 CRC 校验无误，则执行相应的 任务，然后把执行结果（数据）返送给主机。返回的信息中包括地址码、功能码、执行后 的数据以及 CRC 校验码。如果 CRC 校验出错就不返回任何信息
4、。 1.1 地址码：地址码是每次通讯信息帧的第一字节（8 位） ，从 0 到 255。这个字节表明由用户设置 地址的从机将接收由主机发送来的信息。每个从机都必须有唯一的地址码，并且只有符合 地址码的从机才能响应回送信息。当从机回送信息时，回送数据均以各自的地址码开始。 主机 发送的地址码表明将发送到的从机地址，而从机返回的地址码表明回送的从机地址。相应 的地址码表明该信息来自于何处。 1.2 功能码：是每次通讯信息帧传送的第二个字节。ModBus 通讯规约可定义的功能码为 1 到 127。PDM 系列仪表/变送器仅用到其中的一部分功能码。作为主机请求发送，通过功能码 告诉从机应执行什么动作。作
5、为从机响应，从机返回的功能码与从主机发送来的功能码一 样，并表明从机已响应主机并且已进行相关的操作。表 8.1 MODBUS 部分功能码 功能码 定 义 操 作（二进制） 02 读开关量输入 读取一路或多路开关量状态输入数据 01 读开关量输出 读取一路或多路开关量输出状态数据 03 读寄存器数据 读取一个或多个寄存器的数据 05 写开关量输出 控制一路继电器“合/分”输出MODBUS RTU 通讯协议 - 3 - 06 写单路寄存器 把一组二进制数据写入单个寄存器 10 写多路寄存器 把多组二进制数据写入多个寄存器 1.3 数据区： 数据区包括需要由从机返送何种信息或执行什么动作。这些信息可
6、以是数据（如：开 关量输入/输出、模拟量输入/输出、寄存器等等） 、参考地址等。例如，主机通过功能码 03 告诉从机返回寄存器的值（包含要读取寄存器的起始地址及读取寄存器的长度） ，则返回的 数据包括寄存器的数据长度及数据内容。对于不同的从机，地址和数据信息都不相同（应 给出通讯信息表） 。 PDM 系列仪表/变送器采用 Modbus 通讯规约，主机（PLC、RTU、PC 机、DCS 等） 利用通讯命令（功能码 03） ，可以任意读取其数据寄存器（其数据信息表详见附录） 。 PDM 系列仪表/变送器的数据寄存器存储的电量多达几百个（如：电流、电压、功率、 031 次谐波分量等） ，并且都是 1
7、6 位（2 字节）的二进制数据，并且高位在前；一次最多 可读取寄存器数（既各种电量的数量）是 50 个。 PDM 响应的命令格式是从机地址、功能码、数据区及 CRC 码。数据区的数据都是两 个字节，并且高位在前（电能量除外） 。 注：1、PDM-820AC/ACM/ACR、PDM-800AC/ACM 具有“03” 、 “06” 、 “10”功能码；2、如果 PDM 采用 MODBUS ASCII 通讯协议，其通讯数据格式为；7 个数据位，1 个停止位，偶校验。 二、MODBUS 功能码简介 2.1 功能码“03”：读多路寄存器输入 例如：主机要读取地址为 01，起始地址为 0116 的 3 个
8、从机寄存器数据。 从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为： 寄存器地址 寄存器数据（16 进制） 对应 PDM 电量 0116 1784 UA 0117 1780 UB 0118 178A UC 主机发送的报文格式： 主机发送 字节数 发送的信息 备 注 从机地址 1 01 发送至地址为 01 的从机 功能码 1 03 读取寄存器 起始地址 2 0116 起始地址为 0116 数据长度 2 0003 读取 3 个寄存器（共 6 个字节） CRC 码 2 E5F3 由主机计算得到 CRC 码 从机（PDM）响应返回的报文格式： 从机响应 字节数 返回的信息 备 注 从机地址 1 01 来自从机
9、01 功能码 1 03 读取寄存器MODBUS RTU 通讯协议 - 4 - 读取字 1 06 3 个寄存器共 6 个字节 寄存器数据 1 2 1784 地址为 0116 内存的内容 寄存器数据 2 2 1780 地址为 0117 内存的内容 寄存器数据 3 2 178A 地址为 0118 内存的内容 CRC 码 2 5847 由从机计算得到 CRC 码 三、错误校验码（CRC 校验）： 主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否正确。由于电子噪声或一些其它干扰， 信息在传输过程中有时会发生错误，错误校验码（CRC）可以检验主机或从机在通讯数据 传送过程中的信息是否有误，错误的数据可以放弃（无论
10、是发送还是接收） ，这样增加了系 统的安全和效率。 MODBUS 通讯协议的 CRC（冗余循环码）包含 2 个字节，即 16 位二进制数。CRC 码由发送设备（主机）计算，放置于发送信息帧的尾部。接收信息的设备（从机）再重新 计算接收到信息的 CRC，比较计算得到的 CRC 是否与接收到的相符，如果两者不相符， 则表明出错。 在进行 CRC 计算时只用 8 个数据位，起始位及停止位，如有奇偶校验位也包括奇偶 校验位，都不参与 CRC 计算。 CRC 码的计算方法是： 1预置 1 个 16 位的寄存器为十六进制 FFFF（即全为 1） ；称此寄存器为 CRC 寄存器； 2把第一个 8 位二进制数
11、据（既通讯信息帧的第一个字节）与 16 位的 CRC 寄存器的 低8 位相异或，把结果放于 CRC 寄存器； 3把 CRC 寄存器的内容右移一位（朝低位）用 0 填补最高位，并检查右移后的移出位； 4如果移出位为 0：重复第 3 步（再次右移一位） ； 如果移出位为 1：CRC 寄存器与多项式 A001（1010 0000 0000 0001）进行异或； 5重复步骤 3 和 4，直到右移 8 次，这样整个 8 位数据全部进行了处理； 6重复步骤 2 到步骤 5，进行通讯信息帧下一个字节的处理； 7将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的 16 位 CRC 寄存器的高、 低字节进行交换
12、； 8最后得到的 CRC 寄存器内容即为：CRC 码。 四、通讯错误信息及数据的处理：当 PDM 表检测到除了 CRC 码出错以外的错误时，必须向主机回送信息，功能码的最 高位置为 1，即从机返送给主机的功能码是在主机发送的功能码的基础上加 128 。以下的 这些代码表明有意外的错误发生。PDM 从主机接收到的信息如有 CRC 错误，则将被 PDM 表忽略。PDM 返送的错误码的格式如下（CRC 码除外）：地址码： 1 字节功能码： 1 字节（最高位为 1）错误码： 1 字节CRC 码：2 字节。PDM 响应回送如下错误码：MODBUS RTU 通讯协议 - 5 -81非法的功能码。接收到的功能码 PDM 表不支持。82非法的数据位置。指定的数据位置超出 PDM 表的范围。83非法的数据值。接收到主机发送的数据值超出 PDM 相应地址的数据范围。
