MODBUS通讯协议简述及自由口协议

　　Modbus通讯协议是一种简单的被所有软硬件工控厂商免费支持的通讯协议。FCS900可直接连接组态王、MCGS、IFIX等国内外组态软件，可以在1200米范围内轻松组建具有AI、AO、DI、DO等秒级远程、分散数据采集控制系统。也可以直接连接PLC、DCS等上位机，作为远程I/O使用。

　　一线通模块按从机MODBUS协议设计，若波特率、齐偶校验、起始位、停止位、数据位、从机地址等通讯参数设置正确，模块可以同任何主机MODBUS设备直接通讯。

　　FCS900系列模块的通讯参数为：19200bps/1位起始位/1位停止位/无校验位/MODBUS-RTU协议。

　　模块支持下述MODBUS功能，所有功能按标准MODBUS协议设计。

　　1，功能码02H：成组读取一线通模块的数字量输入信号状态（DI）。

　　2，功能码03H：成组读取一线通模块的模拟量输入信号（AI）。

　　3，功能码04H：成组读取一线通模块的模拟量输入信号（AI）。

　　4，功能码05H：设置一线通模块的单一输出线圈的状态（DO）。

　　5，功能码06H：设置一线通模块的单一模拟量存储器内容（AO）。

　　6，功能码0FH：成组设置一线通模块的数字量输入信号状态（DO）。

　　7，功能码10H：成组设置一线通模块的模拟量输出信号状态（AO）。

　　功能码02H是读取各通道数字量采集结果命令。通讯首先由MODBUS主机设备发送“主机发信数据帧”，指明通讯对象的从机地址（一线通模块地址）、数据的起始寄存器地址、数据数量和本次数据帧的CRC校验。一线通模块接收到“主机发信数据帧”后，判断从机地址是否与本机地址相同以及CRC校验是否出错，若地址不同或CRC出错，一线通模块不作响应；若地址相同且CRC校验结果正确，一线通模块发送“从机回信数据帧”，向主机发送对应的数字量数据。

　　主机发信数据帧：

　　地址

　　02

　　起始地址

　　高字节

　　起始地址

　　低字节

　　数据量

　　高字节

　　数据量低字节

　　从机回信数据帧：

　　地址

　　02

　　数据字节数

　　数据1

　　数据2

　　。。。。。。

　　数据n

　　CRC

　　高字节

　　CRC

　　低字节

　　——地址：网络中的从机地址，即FCS900模块的地址编号，参见“一线通模块设置”章节。

　　——起始地址：双字节，要读取寄存器的起始地址，此数据要求比实际的数据地址小1；

　　——数据量：双字节，1～16；

　　——数据字节量：1～2；

　　——数据：一线通模块发送给主机的数据，低位低寄存器地址。

　　——CRC：双字节CRC校验码。

　　支持MODBUS功能码02H的FCS900模块有FCS931、FCS941、FCS942、FCS951、FCS952、FCS953和FCS954。

　　16之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应；

　　8之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　输出通道状态，可以使用02功能码读出。

　　FCS900一线通模块对功能码3、4没有区别，两组命令都是读取各通道模拟量采集结果，下述仅以功能码4为例，详述MODBUS通讯的通讯过程。通讯首先由MODBUS主机设备发送“主机发信数据帧”，指明通讯对象的从机地址（一线通模块地址）、数据的起始寄存器地址、数据数量和本次数据帧的CRC校验。FCS900一线通模块接收到“主机发信数据帧”后，判断从机地址是否与本机地址相同以及CRC校验是否出错，若地址不同或CRC出错，FCS900一线通模块不作响应；若地址相同且CRC校验结果正确，FCS900一线通模块发送“从机回信数据帧”，向主机发送对应的模拟量数据。

　　主机发信数据帧：

　　地址

　　04

　　起始地址

　　高字节

　　起始地址

　　低字节

　　数据量

　　高字节

　　数据量低字节

　　从机回信数据帧：

　　地址

　　04

　　数据

　　字节数

　　数据1

　　高字节

　　数据1

　　低字节

　　。。。。。。

　　数据n

　　高字节

　　数据n

　　低字节

　　CRC

　　高字节

　　CRC

　　低字节

　　——地址：网络中的从机地址，即FCS900模块的地址编号，参见“一线通模块设置”章节。

　　——起始地址：双字节，要读取寄存器的起始地址，此数据要求比实际的数据地址小1；

　　——数据量：双字节，1～128；

　　——数据字节量：2～256间的偶数；

　　——数据：FCS900发送给主机的数据，双字节无符号整数，高位在前，低位在后；

　　——CRC：双字节CRC校验码。

　　支持MODBUS功能码03H、04H的FCS900模块有FCS911、FCS912、FCS913、FCS914、FCS915、FCS921、FCS922、FCS952、FCS953和FCS954。

　　16之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　8之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　14之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　8之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　功能码5是单一通道数字量输出命令，通讯首先由MODBUS主机设备发送“主机发信数据帧”，指明通讯对象的从机地址（一线通模块地址）、数据的寄存器地址、数据和本次数据帧的CRC校验。FCS900一线通模块接收到“主机发信数据帧”后，判断从机地址是否与本机地址相同以及CRC校验是否出错，若地址不同或CRC出错，FCS900一线通模块不作响应；若地址相同且CRC校验结果正确，FCS900一线通模块发送“从机回信数据帧”。

　　主机发信数据帧：

　　地址

　　05

　　数据地址

　　高字节

　　数据地址

　　低字节

　　数据

　　高字节

　　数据

　　低字节

　　从机回信数据帧（FCS941回信数据帧）：

　　地址

　　05

　　数据地址

　　高字节

　　数据地址

　　低字节

　　数据

　　高字节

　　数据低字节

　　——地址：网络中的从机地址，即FCS900模块的地址编号，参见“一线通模块设置”章节。

　　——数据地址：双字节，输出寄存器地址，此数据要求比实际的数据地址小1；

　　——数据：双字节，数据为零时，使出输出接点断开；数据非零时，输出接点闭合。

　　——CRC：双字节CRC校验码。

　　支持MODBUS功能码05H的FCS900模块有FCS941、FCS942、FCS951、FCS953、FCS954。

　　16之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　8之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　16之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　功能码6是单一通道模拟量输出命令，通讯首先由MODBUS主机设备发送“主机发信数据帧”，指明通讯对象的从机地址（FCS900一线通模块地址）、数据的寄存器地址、数据数值和本次数据帧的CRC校验。FCS900一线通模块接收到“主机发信数据帧”后，判断从机地址是否与本机地址相同以及CRC校验是否出错，若地址不同或CRC出错，FCS900一线通模块不作响应；若地址相同且CRC校验结果正确，FCS900一线通模块发送“从机回信数据帧”，向主机发送应答帧。

　　主机发信数据帧：

　　地址

　　06

　　数据地址

　　高字节

　　数据地址

　　低字节

　　数据

　　高字节

　　数据

　　低字节

　　CRC

　　高字节

　　CRC

　　低字节

　　从机回信数据帧：

　　地址

　　06

　　数据地址

　　高字节

　　数据地址

　　低字节

　　数据

　　高字节

　　数据

　　低字节

　　CRC

　　高字节

　　CRC

　　低字节

　　——地址：网络中的从机地址，即FCS900模块的地址编号，参见“一线通模块设置”章节。

　　——数据地址：双字节，输出寄存器地址，此数据要求比实际的数据地址小1。

　　——数据：双字节，即模拟量输出值。

　　——CRC：双字节CRC校验码。

　　支持MODBUS功能码06H的FCS900模块有FCS921、FCS922。

　　超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　功能码0FH是成组数字量输出命令，通讯首先由MODBUS主机设备发送“主机发信数据帧”，指明通讯对象的从机地址（FCS900一线通模块地址）、数据的寄存器地址、数据数值和本次数据帧的CRC校验。FCS900一线通模块接收到“主机发信数据帧”后，判断从机地址是否与本机地址相同以及CRC校验是否出错，若地址不同或CRC出错，FCS900一线通模块不作响应；若地址相同且CRC校验结果正确，FCS900一线通模块发送“从机回信数据帧”，向主机发送应答帧。

　　主机发信数据帧：

　　地址

　　0F

　　数据地址

　　双字节

　　数据量

　　双字节

　　数据

　　字节量

　　数据1

　　数据2

　　数据N

　　CRC

　　双字节

　　从机回信数据帧：

　　地址

　　0F

　　数据地址

　　双字节

　　数据量

　　双字节

　　CRC

　　双字节

　　——地址：网络中的从机地址，即FCS900模块的地址编号，参见“一线通模块设置”章节。

　　—— 数据地址：双字节，输出寄存器地址，此数据要求比实际的数据地址小1；

　　——字节量：单字节，后面数据的字节数量。

　　——数据：低位低寄存器地址。。

　　——CRC：双字节CRC校验码。

　　支持MODBUS功能码05H的FCS900模块有FCS941、FCS942、FCS951、FCS953、FCS954。

　　16之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　8之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　16之间，超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　功能码10H是成组模拟量输出命令（AO）。通讯首先由MODBUS主机设备发送“主机发信数据帧”，指明通讯对象的从机地址（FCS900一线通模块地址）、数据的寄存器地址、数据数值和本次数据帧的CRC校验。FCS900一线通模块接收到“主机发信数据帧”后，判断从机地址是否与本机地址相同以及CRC校验是否出错，若地址不同或CRC出错，FCS900一线通模块不作响应；若地址相同且CRC校验结果正确，FCS900一线通模块发送“从机回信数据帧”，向主机发送应答帧。

　　主机发信数据帧：

　　地址

　　10

　　数据地址

　　双字节

　　数据量

　　双字节

　　字节量

　　数据1

　　双字节

　　数据2

　　双字节

　　数据N

　　双字节

　　CRC

　　双字节

　　从机回信数据帧：

　　地址

　　10

　　数据地址

　　双字节

　　数据量

　　双字节

　　CRC

　　双字节

　　——地址：网络中的从机地址，即FCS900模块的地址编号，参见“一线通模块设置”章节。

　　—— 数据地址：双字节，输出寄存器地址，此数据要求比实际的数据地址小1；

　　——字节量：单字节，后面数据的字节数量。

　　——数据：双字节，即模拟量输出值。

　　——CRC：双字节CRC校验码。

　　支持MODBUS功能码10H的FCS900模块有FCS921、FCS922。

　　超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　超过该范围一线通模块可能拒绝响应。

　　自由口通讯

　　与MODBUS数据格式完全相同，FCS900自动识别MODBUS协议和自由口通讯协议，不需设置。

　　MODBUS协议采用双字节CRC错误校验，在自由通讯口编程时错误校验采用双字节累加和校验，即将校验字节之前的所有单字节数据相加，所得双字节结果即是累加和校验。注意：累加时保留进位位。

　　MODBUS通讯协议命令与自由口通讯命令对照：

　　MODBUS命令码

　　自由口命令码

　　功能描述

　　02H

　　C2H

　　03H

　　C3H

　　04H

　　C4H

　　05H

　　C5H

　　06H

　　C6H

　　0FH

　　CFH

　　10H

　　D0H

　　主机发信数据帧：

　　地址

　　C2

　　起始地址

　　高字节

　　起始地址

　　低字节

　　数据量

　　高字节

　　数据量低字节

　　从机回信数据帧：

　　地址

　　C2

　　数据字节数

　　数据1

　　数据2

　　。。。。。。

　　数据n

　　通过自由口编程，上位机读取#2地址FCS911模块的1~3通道的模拟量采集数据，采用C4H功能码，上位机按照下述组织数据：

　　地址=02H；

　　命令吗=C4H；

　　数据地址H=00H；

　　数据地址L=00H；（比实际地址小1）。

　　数据量H=00H；

　　数据量L=03H；

　　累加和H=00H；

　　累加和L=C9H；（累加和：02H+C4H+00H+00H+00H+03H=00C9H）。

　　按上述数据，上位机发送数据帧02H、C4H、00H、00H、00H、03H、00H、C9H，#2模块FCS911接收到命令并验证无误后，发送下面的回信数据帧。（假设1~3通道的采集数据分别为139、240、360。）

　　回信数据帧：02H、C4H、06H、00H、8BH、00H、F0H、01H、68H、02H、B0H。

　　地址=02H；

　　命令吗=C4H；

　　数据字节=06H；

　　数据1H=00H；

　　数据1L=8BH；（139）

　　数据2H=00H；

　　数据2L=F0H；（240）

　　数据3H=01H；

　　数据3L=68H；（360）

　　累加和H=02H；

　　累加和L=B0H；（累加和：02H+84H+06H+00H+8BH+00H+F0H+01H+68H=02B0H）。

　　其他命令格式类似。