深入理解Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)模型和地址模型
2020-9-10新聞
讀取溫濕度傳感器的寄存器地址用的是40001，這究竟是代表什么意思呢？今天這篇文章，我們來(lái)談?wù)凪odbus協(xié)議的數(shù)據(jù)模型和地址模型，這樣大家就能理解這個(gè)問(wèn)題。
1、Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)模型
數(shù)據(jù)模型是對(duì)可訪問(wèn)數(shù)據(jù)的一種抽象，Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)模型定義了四種可訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，分別是：
離散量輸入(Discrete Input)；
線圈(Coils)；
輸入寄存器(Input registers)；
保持寄存器(Holding registers)；
其中，離散量輸入和線圈只支持以位(bit)的方式進(jìn)行訪問(wèn)，輸入寄存器和保持寄存器只支持以字(WORD)的方式進(jìn)行訪問(wèn)；離散量輸入和輸入寄存器只支持以只讀的方式進(jìn)行訪問(wèn)，而線圈和保持寄存器既可以讀也可以寫(xiě)；
數(shù)據(jù)模型中成員的特點(diǎn)如下面的表格所示：
既然數(shù)據(jù)模型是一種抽象，在實(shí)際使用時(shí)必須將其映射到真實(shí)的物理存儲(chǔ)區(qū)才能被訪問(wèn)。
Modbus協(xié)議允許設(shè)備將四種數(shù)據(jù)分別映射到不同的存儲(chǔ)區(qū)塊中，各個(gè)區(qū)塊之間相互獨(dú)立，使用不同的功能碼可讀取到不同的數(shù)值，如下圖所示：
Modbus協(xié)議也允許設(shè)備將四種數(shù)據(jù)映射到同一存儲(chǔ)區(qū)塊中，這樣通過(guò)不同的功能碼讀取數(shù)據(jù)可能會(huì)得到相同的數(shù)據(jù)(比如：輸入寄存器和保持寄存器為同一物理區(qū)塊），如下圖所示：
數(shù)據(jù)模型中的每一種數(shù)據(jù)都最多允許有65536個(gè)元素（編號(hào)1~65536），元素的地址編號(hào)從0開(kāi)始，因此地址的范圍為：0~65535；
需要說(shuō)明的是：65536只是協(xié)議允許的最大元素范圍，但并不要求全部實(shí)現(xiàn)。Modbus協(xié)議允許設(shè)備根據(jù)自己的實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)部分元素，甚至不要求實(shí)現(xiàn)模型中全部四種數(shù)據(jù)；
2、Modbus協(xié)議的地址模型
為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)模型與設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，引入了一種地址模型。該模型通過(guò)編號(hào)的方式對(duì)不同類(lèi)型數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，各數(shù)據(jù)的地址編號(hào)請(qǐng)看下面的表格：
Modbus地址模型的編號(hào)從1開(kāi)始。
由于每一種數(shù)據(jù)都最大支持65536個(gè)元素，因此理論上，
對(duì)于線圈型數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，其地址范圍為：000001~065536；
類(lèi)似的，
離散量輸入，其地址范圍為：100001~165536；
輸入寄存器，其地址范圍為：300001~365536；
保持寄存器，其地址范圍為：400001~465536；
由于65536是比較大的數(shù)值，實(shí)際應(yīng)用一般不需要這么大的存儲(chǔ)區(qū)，因此PLC廠家普遍采用的是10000以內(nèi)的地址范圍，即：
線圈地址范圍：00001~09999；
離散量輸入地址范圍：10001~19999；
輸入寄存器地址范圍：30001~39999；
保持寄存器地址范圍：40001~49999；
有了該地址模型，我們就可以從Modbus寄存器的地址判斷要訪問(wèn)的區(qū)塊的類(lèi)型。比如本文開(kāi)頭提到到地址40001就是保持存儲(chǔ)器的第一個(gè)值的地址，而10001就是離散量輸入的第一個(gè)值的地址；要注意的是，保持寄存器和輸入寄存器的每個(gè)值的大小為16bits(字），而線圈和離散量輸入每個(gè)值的大小為1bit(位）；
各PLC廠家根據(jù)PLC的實(shí)際情況，將Modbus的地址模型映射到實(shí)際的存儲(chǔ)區(qū)。一般來(lái)說(shuō)，線圈對(duì)應(yīng)過(guò)程輸出映像區(qū)(Q)；離散量輸入對(duì)應(yīng)過(guò)程輸入映像區(qū)(I)；輸入寄存器對(duì)應(yīng)模擬量輸入(AI)；保持寄存器對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)塊或V存儲(chǔ)區(qū)或M存儲(chǔ)區(qū)。以西門(mén)子S7-200 SMART為例，其Modbus地址與存儲(chǔ)器地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：
Modbus地址模型對(duì)于Modbus-RTU/ASCII和Modbus-TCP協(xié)議都是適用的。
