MODBUS是MODICON公司为该公司生产的PLC设计的一种通信协议，从其功能上看，可以认为是一种现场总线。它通过24种总线命令实现PLC与外界的信息交换。具有MODBUS接口的PLC可以很方便的进行组态。

MODBUS传输协议定义了控制器可以识别和使用的信息结构，而不须考虑通信网络的拓扑结构。它定义了各种数据帧格式，描述了控制器访问另一设备的过程，怎样作出应答响应，以及可检查和报告的错误。

MODBUS有两种传送方式，RTU（Remote Terminal Unit）方式和ASCⅡ方式。MODBUS以LSB在先的形式传送数字量，以MSB在先的形式传送模拟量。MODBUS把通信参与者规定为“主站”（MASTER）和“从站”（SLAVE）。主站可向多个从站发送通信请求，最多可达247个从站。每个从站都有自己的地址编号。

MODBUS的RTU 方式规定通信字符串的{zh1}两个字节用于传递循环冗余校验数据。其校验方式是将整个字符串（不包括{zh1}两个字节）的所有字节按规定的方式进行位移并进行 XOR（异或）计算。接收方在收到该字符串时按同样的方式进行计算，并将结果同收到的循环冗余校验的两个字节进行比较，如果一致则认为通信正确，如果不一 致，则认为通信有误，从站将发送CRC错误应答。MODBUS中RTU采用CRC-16的冗余校验方式。

控制器与PLC之间通信的内容包括主站对从站的读取和写入，MODBUS规定，只有主站具有主动权，从站只能被动的响应，包括回答出错信息。数据通信的一般格式如下：

从功能上讲，MODBUS包括24种命令，每一功能都有相应的功能码。最基本的功能主要包括AI/AO、DI/DO的数据传送， PLC如果支持MODBUS，那么都应该包含这些基本命令。PLC将模拟量和数字量存放在不同的寄存器中。模拟量在PLC

中是保存在寄存器(Holding Register)中，数字量保存在线圈中(Holding Coils)。



图1 MODBUS通信格式

MODBUS除了定义通信功能码外，同时还定义了出错码，这有助于通信主站发现通信的错误内容和原因，并采取相应措施，从而保证了通信的可靠进行。

MODBUS定义的出错信息为：指定的地址错误、指定的数据量出错、从站自身的错误、无法应答请求或执行要求指令、从站无暇处理主站发送的通信请求指令等。错误信息对应错误代码。主站在接收到错误码后，根据错误的原因采取相应措施。如：改变数据地址、加大发送间隔、重发等。

MODBUS协议的具体格式以及CRC的计算可参考有关资料或到网上下载

如：

2．1451.2 STIM智能变送器-1451.1 NCAP 独立网络协议

IEEE1451.2 STIM标准中具体的规定了智能变送器的详细的数据规范及TII通用的单片机接口技术。由于其科学的规定,随不能说象标准说的那样为独立总线,但其定义本身比起TII更具有工业价值。

世 界各大仪表公司，总是发展自己的总线，搞的一塌糊涂。造成了世界资源极大的浪费。实际上没有几个工业系统不依赖于某一种总线产品。1451.2 STIM 和1451.1 NCAP 主要目的就是设法统一通信软硬件要求,实际上是{zd0}程度地兼容各种总线。无疑具有重要的工业推广价值。

IEEE1451.2 STIM包括了四大部分，分别为：

XDCR 传感器或者执行器的实时数据结构

TII 变送器独立接口

TEDS 变送器电子数据格式

STIM 智能变送器主控单元

STIM电子数据表格TEDS包括：

1)Meta TEDS （必备）: 获取将要访问的任意通道的全部信息,通道的增益。（数据恒定，只读）

2)Channel TEDS （必备）:允许将被寻址的通道的信息。访问的通道。 （数据恒定，只读）

3)Calibration TEDS （可选）:将被访问的的通道标度量。 转换标度。 （读/写,或设为只读）

4)Meta-Identification TEDS （可选）:需要识别的STIM的接口信息。 （数据恒定，只读）

5)Channel-Identification TEDS （可选）:所有信息用来识别将被访问的通道 （数据恒定，只读）

6)Calibration-Identification TEDS (可选):用来描述STIM标度值的信息（读/写,或设为只读，必须保持与3相同）

7)End Users Application-Specific TEDS (可选):用户的可写应用特定数据 （非丢失性数据）

8)Industry Extensions TEDS (可选):扩展用数据，函数或通道地址范围等，可以重定义的数据。或者是扩展的数据定义格式

3. STIM-MODBUS 通信协议____工业总线

由于STIM 主要是针对单片机总线定义的用通信的标准，在实际工业应用中是很不方便的。故而我所开发设计了STIM-Modbus 通信协议。主要目的是为了适应实际应用。

具体规定请参考 《BDMB STIM-Modbus通信协议》.

BD4C 和BD5M 都固化了STIM-Modbus通信协议. 不论作为变送器还是测控器,都可以独立与Modbus 总线仪器通信组网。实际上都是NCAP级的仪表。

4．BD4C测控器

在BD4测控器是采用了IEEE1451.1 NCAP 标准设计的. 它可以作为STIM 与网络的Node,从而使变送器能与多种网络通信。当前主要支持Modbus，以后将支持CAN等工业总线。

由BD5 智能变送器和BD4测控器组成的现场系统,很适合于车间级仪器网络.

5.PC机上实现MODBUS通信的方法

5.1硬件结构

标准的 MODBUS物理层采用了RS-232串行通信标准，在远距离可以考虑用RS-422或者RS-485来代替。通信的网络结构为主从模式。值得指出的是：RS-232和RS-422仅支持点对点通信，所以在多点通信的情况下，应当采用RS-485。


在PC机上模拟MODBUS通信通过使用RS-485插卡或者RS-232/ RS-485转换模块，实现多点通信。

从数据传输量大小来看，MODBUS属于设备一级的现场总线，也就是以字节为数据单位，采用工业PC很容易实现这种协议。

图2是基于MODBUS的控制系统结构。将实现了MODBUS通信协议的工控机作为“模拟PLC”和PLC一起接入到控制系统当中。主站（MASTER）通过组态软件访问他们，从主站的角度看。二者之间除了地址不同之外，“模拟PLC”和PLC并没有什么差别。

由于MODBUS采用了RS-485总线，所以，用户在计算机上实现MODBUS通信时，需要进行硬件的准备。有三种方案：

购买通信用亚当模块，它可以实现RS-232/RS-485的格式转换。其可靠性高，缺点是需要外部提供电源。

使用台湾研华或者其他工控厂家的485插卡。其直接插到PC的扩展槽，不占用PC资源。

另外，可以选用新开发的产品：武汉波士电子公司开发的RS-232/RS-485接口。

3.2 软件设计

在Visual Basic下MODBUS通信可采用MSCOMM控件来实现。以从站为例，下面是实现通信的流程。

实现CRC校验有两种方法：根据CRC校验的定义公式进行计算，或在程序中建立CRC校验值表。因为对于选定的多项式因子，CRC值是固定的。采用查表法节省应答时间，简化了计算过程。


程序在实现通信的过程中要对地址、寄存器、数据量等进行判定，用户可根据需要定义他们的范围。但若是与PLC或者标准的通信软件进行连接时，需要考虑实际PLC的结构，即：PLC的地址数据范围约定。用户应本着模拟PLC的思想，实现良好的接入。 图3 MODBUS通信软件流程