GBZ19582.2-2004 基于Modbus协议的工业自动化网络规范 第2部分：Modbus协议

本指导性技术文件包括两个通信规程中使用的 Modbus 应用层协议和服务规范： 串行链路上的 Modbus Modbus串行链路基于TIA/EIA标准：232-F和485-A，TCP/IP上的Modbus Modbus TCP/IP 基于 IETF 文件：RFC793 和 RFC791。 串行链路和TCP/IP上的Modbus是根据相应ISO分层模型说明的两个通信规程。下图强调指出了本指导性技术文件的主要部分。深色方框表示规范，浅色方框表示已有的国际标准（TIA/EIA和IETF 标准）。 基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范分为三部分。 --第1部分：Modbus应用协议 第 2 部分：Modbus 协议在串行链路上的实现指南第 3 部分：Modbus 协议在 TCP/IP 上的实现指南第1 部分描述了 Modbus 事务处理；第 2 部分提供了一个有助于开发者实现串行链路上的 Modbus应用层的参考信息：第3部分提供了一个有助于开发者实现TCP/IP上的Modbus应用层的参考信息. 本部分的附录 A、附录 B 是规范性附录；附录 C、附录 D 是资料性附录。 本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会归口 范围 Modbus标准定义了OSI模型第 7层上的应用层报文传输协议，它在连接至不同类型总线或网络 的设备之间提供客户机／服务器通信。它还将串行链路上的协议标准化 ，以便在一个主站和一个或多个 从站之间交换 Modbus请求 。 本部分的目的是表述串行链路上的 Modbus协议。使用对象为在他们的产品实现串行链路 Modbus 协议的系统设计者。 本部分将促进使用 Modbus协议的设备之间的互操作性 。 本部分还是对《基于 Modbus协议的工业 自动化网络规范 第 1部分 ：Modbus应用协议》标准 的 补充，具体见图 to 在第 9章中，定义了“Modbus串行链路”的不 同实现等级 。等级的规定是设备能够属于某个等级 而必须遵守的全部要求。 2 协议概述 本部分描述串行链路上的 Modbus协议。Modbus串行链路协议是一个主一从协议。该协议位于 OSI模型的第 2层 。 主一从类型的系统有一个向某个“子”节点发出显式命令并处理响应的节点（主站）。从站在没有收 到主站的请求时并不主动地传输数据 ，也不与其他从站通信。 在物理层 ，串行链路上的 Modbus系统可以使用不同的物理接 口（RS485,RS232 )。最常用的物理 接口是TIA/EIA-485 (RS485 )两线制接口。作为附加选项，该物理接 口也可以使用 RS485四线制接 口。当只需要短距离的点到点通信时 ，也可以使用 TIA/EIA-232-E(RS232)串行接 口作为 Modbus系 统的物理接 口（见第 7章）。 图2给出了与 7层 OSI模型对应的 Modbus串行通信栈的一般表示。 位于OSI模型第 7层的Modbus应用层报文传输协议提供了总线或网络上连接的设备之间的客户 机／服务器通信。在 Modbus串行链路上，主站提供客户机的功能 ，而从站作为服务器。 3 约定 在本部分中，使用下列词语定义每个特定要求的重要程度 。 — “必须，’／“要求的” 含有词语“必须”的所有要求是强制的。词语“必须”或形容词“要求的”表示该项为执行的绝对要 求 。这些词语带有下划线 。 — “应该”／“建议的” 认为包含“应该”或形容词“建议的”的所有建议是期望的功能。应该使用这些建议作为选择不同的 实现功能选项时的指南 。在特定条件下 ，可以有合理的理由忽略这些项 目，但是 ，应该理解其全部含义 ， 并且在选择不同过程之前仔细考虑各种情况。这些词语带有下划线 。 — “可以”／“可选的” 词语“可以”或形容词“可选的”表示该项 目为真正意义上可选的。因为特定的市场需求或产品功能 增强 ，例如：一个设计者可以选择包含该项 目，另一个设计者可以选择忽略该项。 4 一致 性 如果某个实现不满足实现等级中的一个或多个必须的要求，那么这个实现是不符合的。 如果某个实现满足实现等级中的所有必须的要求和所有应该的建议 ，那么称这个实现为“无条件符 合的”。 如果某个实现满足实现等级中的所有必须的要求但不满足所有应该的建议 ，那么称这个实现为“有 条件符合的”。 6.1 Modbus主／从协议原理 :Modbus串行链路协议是一个主一从协议。在同一时间，只能将一个主站连接到总线，将一个或多 个从站（最大数量为247）连接到相同串行总线。Modbus通讯总是由主站发起。当从站没有收到来 自 主站的请求时，将不会发送数据。从站之间不能相互通信 。主站同时只能启动一个 Modbus事务处理 。 主站用两种模式向从站发出Modbus请求： 一一 单播模式（见图 3)，主站寻址单个从站。从站接收并 处理完请求之后 ，向主站返 回一个报文 （一个“应答”）。 在这种模式下 ，一个 Modbus事务处理包含 2个报文 ：一个是主站的请求，另一个是从站的应答。 每个从站必须有唯一的地址（从 1^-247)，这样才能区别于其他站被独立地寻址。 — 广播模式（见图 4)，主站可以向所有 的从站发送请求。 对于主站广播的请求没有应答返回。广播请求必须是写命令 。所有设备必须接受写功能的广播。 地址 0被保留用来识别广播通信 。 单播和广播模式的区别在一个多点的结构下（如 RS485 )更加易于理解。