Modbus通讯协议及相关控制代码详解

先上两个通用Modbus帮助类，下面这个是多线程不安全版。在多线程多电机同一端口通信下，可能造成步进电机丢步或者输出口无响应等。还有个多线程安全版，只是基于这个不安全版加上了LOCK,THIS。

以下是多线程安全版，基于上方代码封装的版本。支持串口通讯，也支持网口通讯。Modbus通讯是软件部署在工控机上作上位机控制下位机运转，比如各种电机和继电器模块（将电脑的小电流信号转换为大电流信号发送到硬件上）。

ModbusRTU的报文格式: 从站地址/设备Id（1个字节）+功能码（1个字节）+数据部分（N个字节）+校验、CRC检验（2个字节）。

一般常用的01，03，05，06，10。01是读线圈，03是读寄存器。05是写线圈，06是写寄存器。10是往多个寄存器里写数值（16）。15不怎么用。

线圈是开关阀门。寄存器是一个存放数值的地址，每个地址有不同的作用，写入不同的数值发挥不同的效应。

Modbus报文如何编写？

举几个栗子：

01 功能码示例:

请求报文：01 ,从站地址 ，一般一个485占一个COM口能接入31轴地址

01 ,Modbus 功能码 读取线圈地址

00 a0 ，读取地址00a0

00 01 ，读取一个字节长度，modbus通讯里，基本上是两个字节为一个地址

FD E8 ,crc 16位校验，可以自行生成

应答报文：01, 从站地址

01, 响应功能码01

01，返回一位字节

01，这时候返回的响应字节，就得看每个厂家是如何解释的了，比如这里，00 就是 off ,01 就是 on

9048,crc 16位校验，可以自行生成

03 功能码示例：

请求报文：01 ,从站地址 ，一般一个485占一个COM口能接入31轴地址

03 ,Modbus 功能码 读取寄存器地址

602c ，读取地址602c

00 02 ，读取2字节长度，modbus通讯里，基本上是两个字节为一个地址

1B C2 ,crc 16位校验，可以自行生成

应答报文：01, 从站地址

03, 响应功能码03

04，返回4位字节

05280005，这时候返回的响应字节，就得看每个厂家是如何解释的了，比如这里，一般是高位在前低位在后，但是这个厂家，低位在前高位在后，所以两组字节要反过来转换十进制。

0005在前0528在后，所以最后得到的电压是 00050528HEX = 329000 DEC

05 功能码示例：

请求报文：01 ,从站地址 ，一般一个485占一个COM口能接入31轴地址

05 ,Modbus 功能码 写线圈

0061 ，写线圈0061

FF00，写入FF00,硬件的编码器看到FF00编译为NO，机器开，00000编译为0FF,机器关

DDE4 ,crc 16位校验，可以自行生成

应答报文：05,06的正确应答报文一般都是把请求报文原样输出回来表示已经执行

06 功能码示例：

请求报文：01 ,从站地址 ，一般一个485占一个COM口能接入31轴地址

06 ,Modbus 功能码 写寄存器

4600，写寄存器4600

01f4, 十六进制的500,modbus中全部都是十六进制字节请求和应答

这里还有两节CRC，因为速度经常改变，所以没有带CRC，每次请求报文的字节发生变化时CRC一定会变化。

应答报文：05,06的正确应答报文一般都是把请求报文原样输出回来表示已经执行

10 功能码示例：

这里展示一个稍微复杂一点的报文

请求报文：0E , 是十进制从站地址14

10,Modbus 功能码 写多个寄存器

015E，写寄存器015E

0002, 从015e开始写两个寄存器地址

04，四组字节

00 1E 84 80 ,高位字节在前低位字节在后，两组字节为一个寄存器地址，两个寄存器地址合起来存放一个大数值。比如这里的200w, 00 1E 84 80 转换为十进制=200w

这里还有两节CRC，因为速度经常改变，所以没有带CRC，每次请求报文的字节发生变化时CRC一定会变化。

应答报文：10的正确应答报文一般都是把请求报文原样输出回来表示已经执行

下面一组报文其实同上，只是写入的数值是-200w

根据计算器可以直观的看到十进制-200w=FFE1 7B80

接下来说说两个通用帮助类如何使用

1. 网口通讯

发送的字节数组是上面曾说过的06功能码,每个厂家都有自己的操作指令

2. 串口通讯

我的Modbus 通用帮助类 ,你可以选择用Using连接Dispose自动垃圾回收,也可以自己控制连接和关闭，建议每次发完一组操作指令后就断开和硬件的连接

接下来说鸣志步进电机的指令和控制代码

在 region 鸣志步进-多线程不安全模式 endregion，这个折叠标签里。从上到下依次是常用的十几个命令如下：

调用方式如下：

接下来说鸣志伺服电机的指令和控制代码

在 region Servo_Moons endregion，这个折叠标签里。从上到下依次是常用的十几个命令如下：

伺服和步进的区别在于，伺服是闭环控制自带编码器，步进是开环控制没有数据反馈容易丢步。伺服更精准更贵。

在软件层面，步进电机通过写入简单明了的字符串指令轻易控制，但是同品牌的伺服电机要写地址操作起来更复杂。

调用方式如下：

接下来说华庆军继电器模块的指令和控制代码

示例如下：

又是一串很熟悉的开关线圈字节数组指令,华庆军官网上下载调试软件QingJunTestV3.0.exe

左侧设置开关量型选择，比如我选择的是32路输入输出

左侧下方输入地址或者IP

右侧点击对应的Y1-32,蓝色的一条操作码就是我们需要的字节数组指令

上面是华庆军输出指令，输入指令如下

接下来说松下伺服电机的指令和控制代码

松下modbus请求报文

以下为本人编辑好的Block动作一览

//松下电机 Block相关动作编号
//从站地址10 桶盖
//0 正10w
//1 负10w
//2 正1000
//3 负1000
//4 163w3k
//5 正3k
//6 负3k
//7 绝对定位 0 回原点
//8 减速停止/即刻停止

比如调用紧急刹车如下

这里就要用到CRC动态生成校验数组了

以下为工厂部分硬件实拍

以下为部分UI实拍

祝各位在工控/自动化的道路越走越舒坦