Modbus tcp error codes

MODBUS это протокол обмена сообщениями уровня приложения, позиционируемый как уровень 7 модели OSI (Open Systems Interconnection). Modbus предоставляет способ обмена данными типа клиент/сервер между устройствами, подключенных к различным типам шин или сетей. Непонятные термины и сокращения см. в разделе «Словарик», в конце статьи.

В индустрии широко применяются в основном 2 варианта соединения устройств — последовательный (с 1979 года, на основе RS-232), и через сеть стека TCP/IP, через порт 502.

Протокол MODBUS работает по принципу запрос/ответ, и предоставляет службы, определенных функциональными кодами. Функциональные коды MODBUS это элементы запроса/ответа PDU (Protocol Data Unit). Назначение этого документа (перевод спецификации [1]) — описать функциональные коды, используемые в рабочей среде транзакций MODBUS.

Как уже упоминалось, MODBUS работает на уровне приложений, для обмена по типу клиент/сервер между устройствами, подключенными к разным типам шин или сетей. В настоящий момент реализованы следующие виды сетей:

• TCP/IP over Ethernet [2].
• Асинхронное последовательное соединение через различные физические реализации (проводные: EIA/TIA-232-E, EIA-422, EIA/TIA-485-A; оптика, радио, и т. д.).
• MODBUS PLUS, высокоскоростная сеть с передачей маркеров (high speed token passing network).

Рис. 1. Стек коммуникаций MODBUS.

Протокол MODBUS позволяет упростить обмен между всеми архитектурами сетей различных типов.

Рис. 2: Пример архитектуры сети MODBUS.

Каждый тип устройствEvery type of devices (PLC, HMI, панель управления, драйвер, система управления движением, устройство I/O, …) может использовать протокол MODBUS для инициирования сетевых (дистанционных) операций.

Один и тот же обмен данными может быть реализован как через последовательную линию связи (RS-232 и его производные), так и через сети Ethernet TCP/IP. Шлюзы позволяют осуществить коммуникацию между различными типами шин или сетей, используя протокол MODBUS.

[4. Общее описание протокола]

В протоколе MODBUS определена простая единица обмена данными (Protocol Data Unit, PDU), которая не зависит от нижележащих слоев обмена данными. Отображение протокола MODBUS на определенные шины или сети могут вводить дополнительные поля на единице обмена данных приложения (Application Data Unit, ADU).

Рис. 3. Основной фрейм MODBUS.

MODBUS ADU формируется клиентом, который инициирует транзакцию MODBUS. Функция указывает серверу, какое действие следует выполнить. Протокол приложения MODBUS устанавливает формат запроса, инициированного клиентом.

Поле кода функции элемента данных MODBUS кодируется в одном байте. Допустимы коды в диапазоне 1 .. 255 (диапазон 128 .. 255 зарезервирован, и используется для ответов на исключения). Когда сообщение отправляется от клиента к серверу, поле кода функции говорит серверу, какое действие нужно предпринять. Код функции 0 недопустим.

Для некоторых кодов функции добавлены субкоды, чтобы определить несколько действий.

Поле данных сообщений отправляемое от клиента к серверу, содержит дополнительную информацию, которую сервер использует для выполнения действия, определенного кодом функции. Это может включать элементы наподобие дискретных значений и адресов регистров, количества обрабатываемых элементов и количества фактических байт данных в поле.

Поле данных может отсутствовать (иметь нулевую длину) в определенных видах запросов — в этом случае сервер не требует дополнительную информацию. Код функции сам по себе определяет действие.

Если не было ошибки, связанной с запрошенной функцией MODBUS в корректно принятом поле данных MODBUS ADU, ответ сервера клиенту будет содержать запрошенные данные. Если произошла ошибка, связанная запрошенной функцией MODBUS, поле содержит код исключения, который приложение сервера может использовать, чтобы определить следующее предпринимаемое действие.

Например, клиент может прочитать состояния ON/OFF группы дискретных выходов или входов, или может прочитать/записать содержимое данных группы регистров.

Когда сервер отвечает клиенту, он использует поле кода функции, чтобы показать нормальный (безошибочный) ответ, или некоторый вид произошедшей ошибки (это называется ответ исключения, exception response). Для нормального ответа сервер просто как эхо выдает в ответ на запрос оригинальный код функции.

Рис. 4. Транзакция MODBUS (без ошибки).

Для ответа исключения сервер вернет код, эквивалентный оригинальному коду функции из запроса PDU, но у которого старший бит установлен в лог. 1.

Рис. 5. Транзакция MODBUS (exception response, в случае ошибки).

Примечание: желательно отслеживать тайм-аут ответа, чтобы не ждать бесконечно ответа, который возможно никогда не придет.

Размер MODBUS PDU ограничен значением, унаследованным от реализации MODBUS на основе проводной последовательной сети (максимум RS485 ADU = 256 байт).

Таким образом, MODBUS PDU для последовательной линии обмена = 256 — адрес сервера (1 байт) — CRC (2 байта) = 253 байта.

Следовательно:

RS232 / RS485 ADU = 253 байта + адрес сервера (1 байт) + CRC (2 байта) = 256 байт.
TCP MODBUS ADU = 253 байта + MBAP (7 байт) = 260 байт.

Протокол MODBUS определяет три вида PDU:

• MODBUS Request PDU (PDU запроса), mb_req_pdu.
• MODBUS Response PDU (PDU ответа), mb_rsp_pdu.
• MODBUS Exception Response PDU (PDU ответа исключения), mb_excep_rsp_pdu.

4.2. Кодирование данных. MODBUS использует big-Endian представление для адресов и элементов данных. Это значит, что если числовое значение использует для кодирования и передачи больше одного байта, то тогда сначала передается самый старший байт (в памяти самый старший байт размещается первым, т. е. по самому младшему адресу). Например, если размер регистра 16 бит, и в нем находится значение 0x1234, то сначала передается байт 0x12, затем 0x34. Подробнее см. [3, 4].

4.3. Модель данных MODBUS. MODBUS базируется на модели данных из серии таблиц, обладающих разными характеристиками. 4 главные таблицы следующие:

Основные таблицы	Тип объекта	Режим доступа	Комментарии
Discretes Input (цифровые входы)	Одиночный бит	Read-Only (только чтение)	Этот тип данных может быть предоставлен подсистемой ввода/вывода.
Coils («обмотки», цифровые выходы)	Одиночный бит	Read-Write (чтение и запись)	Этот тип данных программа приложения может изменять.
Input Registers (входные регистры)	16-битное слово	Read-Only (только чтение)	Этот тип данных может быть предоставлен подсистемой ввода/вывода.
Holding Registers (регистры хранения)	16-битное слово	Read-Write (чтение и запись)	Этот тип данных программа приложения может изменять.

Различия между входами и выходами, а также между адресуемыми побитно и адресуемыми словами элементами данных не предполагают какого-либо поведения приложения. Вполне приемлемо и очень распространено рассмотрение всех четырех таблиц как перекрывающие друг друга, если это самая естественная интерпретация целевой машины.

Для каждой из главных таблиц протокол позволяет делать индивидуальных выбор их 65536 элементов данных. Также разработаны операции чтения или записи этих элементов данных как несколько следующих друг за другом элементов данных, вплоть до предела размера данных, который зависит от кода функции транзакции.

Очевидно, что все данные, обрабатываемые через MODBUS (биты, регистры) должны находиться в памяти приложения устройства. Однако физическое размещение в памяти (адрес) не следует путать со ссылкой на данные. The only requirement is to link data reference with physical address.

Логические ссылочные номера MODBUS, которые используются в функциях MODBUS, это беззнаковые целочисленные индексы (uint16_t), начинающиеся с 0.

Модель адресации MODBUS. Протокол приложения MODBUS точно определяет правила адресации PDU. В MODBUS PDU каждые данные адресуется индексом от 0 до 65535.

Также ясно определена модель данных MODBUS, составленная из 4 блоков, каждый из которых пронумерован от 1 до n. Модели данных MODBUS каждый элемент в блоке нумеруется от 1 до n.

После этого модель данных MODBUS должна быть связана с приложением устройства (объект IEC-61131, или другая модель приложения). Предварительное отображение между моделью данных MODBUS и приложением устройства полностью определяется его производителем, и зависит от специфики устройства.

На рисунке ниже показано, как данные MODBUS с номером X адресованы в MODBUS PDU X-1.

Рис. 8. Модель адресации MODBUS.

Транзакция MODBUS. Следующая диаграмма состояний описывает традиционную обработку транзакции MODBUS на стороне сервера.

Рис. 9. Диаграмма состояний транзакции MODBUS.

Как только запрос был обработан сервером, он строит ответ с адекватной транзакцией MODBUS. В зависимости от результата обработки будет собран один из двух типов ответа:

• Положительный ответ MODBUS:
   — Код функции ответа = коду функции запроса.

• Ответ исключения (MODBUS Exception response, см. секцию 7):
   — Цель ответа предоставить клиенту подходящую информацию, описывающую ошибку, детектированную при обработке запроса.
   — Код исключения (exception function code) = коду функции запроса + 0x80;
   — Предоставляет код исключения, показывающий причину ошибки.

[5. Категории кода функции]

Существует 3 категории кодов функции MODBUS:

Публичные коды (Public Function Codes)

• Коды функций, которые хорошо определены.
• Гарантированно уникальные.
• Поддерживаются комьюнити MODBUS-IDA.org.
• Документация опубликована.
• Доступен тест совместимости.
• Включают как публично назначенные коды функций, так и не назначенные коды, зарезервированные для использования в будущем.

Пользовательские коды (User-Defined Function Codes)

• Два диапазона определяемых пользователем кдов, от 65 до 72 и от 100 до 110.
• Пользователь может выбрать и реализовать код функции, который не поддерживается спецификацией.
• Нет гарантии, что выбранный код функции будет уникальным.
• Если пользователь захочет сменить позиционирование функционала своего кода функции как публичного, он должен инициировать RFC, чтобы внести изменение в публичную категорию, в которой будет назначен новый функциональный код.
• Организация MODBUS, Inc явно оставляет за собой право разработки предлагаемого RFC.

Зарезервированные коды (Reserved Function Codes)

• Коды функции, используемые в настоящее время некоторыми компаниями в своих старых продуктах. Эти коды недоступны для публичного использования.

Дополнительно см. Приложение A «Зарезервированные коды MODBUS, субкоды и типы MEI» в конце этой документации.

Рис. 10. Категории кодов функции.

Публичные коды функций:

	Функция	Коды функций	HEX	Секция
Код	Субкод
Данные	Доступ к битам	Физические дискретные входы, внутренние биты или физические выходы («обмотки», coils)	Read Coils	01		01	6.1
Read Discrete Inputs	02		02	6.2
Write Single Coil	05		05	6.5
Write Multiple Coils	15		0F	6.11
16-битный доступ	Физические входные регистры	Read Input Registers	04		04	6.4
Внутренние регистры или физические выходные регистры	Read Holding Registers	03		03	6.3
Write Single Register	06		06	6.6
Write Multiple Registers	16		10	6.12
Read/Write Multiple Registers	23		17	6.17
Mask Write Register	22		16	6.16
Read FIFO queue	24		18	6.18
Файл	Доступ к элементам файла	Read File record	20		14	6.14
Write File record	21		15	6.15
Диагностика	Read Exception status	07		07	6.7
Diagnostic	08	00-18, 20	08	6.8
Get Com event counter	11		0B	6.9
Get Com Event Log	12		0C	6.10
Report Slave ID	17		11	6.13
Read device Identification	43	14	2B	6.21
Другое	Encapsulated Interface Transport	43	13, 14	2B	6.19

[6. Описания кодов функции]

6.1. 01 (0x01) Read Coils

Этот код функции используется для чтения от 1 до 2000 смежных состояний обмоток в сетевом устройстве. Запрос PDU задает начальный адрес, т. е. адрес первой обмотки, и количество обмоток. В PDU обмотки адресуются от нуля. Таким образом, обмотки с номерами 1 .. 16 адресуются как 0 .. 15.

Обмотки в сообщении ответа упакованы как один бит поля данных на обмотку. Состояние включено (ON) определяется лог. 1 бита и выключено (OFF) лог. 0. LSB первого байта данных содержит выход, адресованный в запросе. Другие обмотки следуют по битам дальше, к более старшим битам до конца байта, и снова начинаются с младшего бита дальше, в последующих байтах.

Если возвращаемое количество выходов не делится нацело на 8, то оставшиеся биты последнего байта данных будут дополнены нулями (в направлении к старшим битам, до конца байта). Поле количества байт (Byte Count) указывает количество полных байт данных.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x01
Начальный адрес	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Количество выходов (coils)	2 байта	1 .. 2000 (0x0000 .. 0x07D0)

Ответ:

Код функции	1 байт	0x01
Количество байт	1 байт	N*
Статус обмоток	n байт	n = N или N+1

Примечание *: N = количество выходов / 8, и если остаток не равен 0, то N = N+1.

Ошибка:

Код функции	1 байт	Оригинальный код функции + 0x80
Код исключения (exception code)	1 байт	Один из кодов от 01 до 04

Рис. 11. Диаграмма состояний Read Coils.

6.2. 02 (0x02) Read Discrete Inputs

Этот код функции используется для чтения от 1 до 2000 смежных дискретных входов сетевого устройства. Запрос PDU задает начальный адрес, т. е. адрес первого заданного входа, и количество входов. В PDU Discrete Inputs адресация начинается с 0. Таким образом дискретные входы, пронумерованные 1 .. 16, адресуются как 0 .. 15.

Дискретные входы в сообщении ответа упакованы по одному входу на бит в поле данных. Состояние ON показывается как лог. 1, OFF как лог. 0. LSB первого байта данных содержит вход первый вход, адресованный в запросе. Другие входы помещаются в более старших битах, вплоть до конца байта, и снова начинаются с младших бит следующих байт.

Если возвращаемое количество входов не делится нацело на 8, то оставшиеся биты последнего байта данных будут дополнены нулями (в направлении к старшим битам, до конца байта). Поле количества байт (Byte Count) указывает количество полных байт данных.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x02
Начальный адрес	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Количество входов	2 байта	1 .. 2000 (0x0001 .. 0x07D0)

Ответ:

Код функции	1 байт	0x02
Количество байт	1 байт	N*
Статус входов	N* байт

Примечание *: N = Количество входов / 8, и если остаток отличается от 0, то N = N+1.

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x82
Код исключения (exception code)	1 байт	Один из кодов от 01 до 04

Рис. 13. Диаграмма состояний чтения регистров (Read Holding Registers).

6.4. 04 (0x04) Read Input Registers

Этот код функции используется для чтения 1 .. 125 смежных входных регистров сетевого устройства. Запрос PDU задает начальный адрес регистра и количество регистров. В PDU регистры адресуются начиная с нуля. Таким образом регистры, пронумерованные 1 .. 16 адресуются как 0 .. 15.

Данные регистров в сообщении ответа упакованы как 2 байта на регистр, с двоичным содержанием, выравненным вправо в каждом байте. Для каждого регистра первый байт содержит старшие биты, и второй байт содержит младшие биты регистра.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x04
Начальный адрес	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Количество входных регистров	2 байта	1 .. 125 (0x0001 .. 0x007D)

Ответ:

Код функции	1 байт	0x04
Количество байт	1 байт	2 x N*
Входные регистры	N* x 2 байт

Примечание *: N = количество входных регистров.

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x84
Код исключения (exception code)	1 байт	Один из кодов от 01 до 04

Рис. 14. Диаграмма состояний чтения входных регистров (Read Input Registers).

6.5. 05 (0x05) Write Single Coil

Этот код функции используется для записи одного выхода сетевого устройства в состояние ON или OFF. Запрошенное состояние ON/OFF задается константой в поле данных запроса. Значение запроса 0xFF 0x00 (hex) задает состояние ON выхода, а значение 0x00 0x00 задает OFF. Все другие значения недопустимы, и не влияют на выход.

Запрос PDU задает адрес обмотки, которая управляется. Обмотки адресуются начиная с нуля. Таким образом, обмотка с номером 1 адресуется как 0. Запрашиваемое состояние ON/OFF задается константой в поле Coil Value. Значение 0XFF00 соответствует ON, значение 0X0000 соответствует OFF. Все другие значения недопустимы, и не повлияют на состояние обмотки.

Нормальным ответом будет эхо запроса, возвращенное после того, как было записано состояние обмотки.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x05
Адрес выхода	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Значение выхода	2 байта	0 или 65280 (0x0000 или 0xFF00)

Ответ:

Код функции	1 байт	0x05
Адрес выхода	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Значение выхода	2 байта	0 или 65280 (0x0000 или 0xFF00)

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x85
Код исключения (exception code)	1 байт	Один из кодов от 01 до 04

Рис. 15. Диаграмма состояний записи одного выхода.

6.6. 06 (0x06) Write Single Register

Этот код функции используется для записи одного регистра временного хранения в сетевом устройстве. Запрос PDU задает адрес записываемого регистра. Регистры адресуются начиная с 0. Таким образом регистр номер 1 адресуется как 0.

Нормальный ответ будет эхом запроса, возвращенным после того, как регистр был записан.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x06
Адрес регистра	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Значение регистра	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF

Ответ:

Код функции	1 байт	0x06
Адрес регистра	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Значение регистра	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x86
Код исключения (exception code)	1 байт	Один из кодов от 01 до 04

Рис. 16. Диаграмма состояний записи одного регистра.

6.7. 07 (0x07) Read Exception Status (только для последовательной линии)

Этот код функции используется для чтения восьми выходов состояния исключения (Exception Status) сетевого устройства.

Функция предоставляет простой метод доступа к этой информации, потому что ссылка на Exception Output известна (не нужно в функции задавать ссылку на выход).

Нормальный ответ содержит статус восьми выходов Exception Status. Выходы упакованы в один байт данных, по одному биту на выход. Статус младшего выход соответствует LSB байта.

Содержимое восьми выходов Exception Status специфично для устройства.

Запрос:

Ответ:

Код функции	1 байт	0x07
Выходные данные	1 байт	0x00 .. 0xFF

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x87
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 04

Рис. 17. Диаграмма состояний Read Exception Status.

6.8. 08 (0x08) Diagnostics (только для последовательной линии)

Код функции 08 предоставляет серии текстов для проверки системы коммуникации между устройством клиента (Master, главное устройство) и устройством сервера (Slave, подчиненное устройство), или для проверки различных внутренних состояний ошибки сервера.

Функция использует в запросе поле двухбайтного субкода функции, чтобы определить тип теста, который будет выполняться. Сервер в нормальном ответе эхом отправляет обратно клиенту код функции и код субфункции. Некоторые виды диагностики в поле данных нормального ответа возвращают информацию от сетевого устройства.

В общем выдача диагностической функции в сетевое устройство не влияет на его выполняемую рабочую программу. Тест не обращается к логике пользователя наподобие дискретных бит и регистров. Определенные функции могут опционально сбросить счетчики ошибок в сетевом устройстве.

Однако устройство сервера может быть переведено в режим «только прослушивание» (Listen Only Mode), в котором оно будет мониторить сообщения системы коммуникации, но не будет отвечать на них. Это может повлиять на результат работы прикладной программы, если это зависит от дальнейшего обмена данными с удаленным устройством. Как правило, этот режим принудительно удаляет неисправное удаленное устройство из системы связи (чтобы оно не мешало обмену данными с другими устройствами).

Для устройств последовательной линии определены следующие диагностические функции. Нормальный ответ на запрос Return Query Data возвращаются те же самые данные. Также эхом отправляются код функции и код субфункции.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x08
Код субфункции	2 байта
Данные	N x байт

Ответ:

Код функции	1 байт	0x08
Код субфункции	2 байта
Данные	N x байт

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x88
Код исключения (exception code)	1 байт	01, 03 или 04

Рис. 18. Диаграмма состояний диагностики.

{/spoiler}

6.9. 11 (0x0B) Get Comm Event Counter (только для последовательной линии)

Этот код функции используется для получения слова статуса и счетчика событий коммуникаций (communication event counter) от сетевого устройства.

Путем получения текущего счетчика перед и после серии сообщений, клиент может определить, были ли сообщения нормально обработаны дальним сетевым устройством.

Счетчик событий устройства инкрементируется после каждого успешного завершения сообщения. Он не инкрементируется для ответов исключения, команд опроса или команд выдачи счетчика событий.

Счетчик событий может быть сброшен функцией диагностики (код функции 08), у которой код субфункции Restart Communications (код субфункции 00 01) или код субфункции Clear Counters and Diagnostic Register (код субфункции 00 0A).

Нормальный ответ содержит двухбайтное слово статуса и двухбайтный счетчик событий. Слово статуса будет всеми единичками FF FF (hex), если сетевым устройством все еще выполняется ранее выданная команда программы (состояние занятости). Иначе в слове статуса будут все нули.

Запрос:

Ответ:

Код функции	1 байт	0x0B
Статус	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Счетчик событий	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x8B
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 04

Рис. 19. Диаграмма состояний Get Comm Event Counter.

6.10. 12 (0x0C) Get Comm Event Log (только для последовательной линии)

Этот код функции используется для получения слова статуса, счетчика событий, счетчика сообщений и поля байт событий от сетевого устройства.

Слово статуса и счетчик событий идентичны тем, что возвращаются функцией Get Communications Event Counter function (11 0B hex).

Счетчик событий содержит количество сообщений, обработанных сетевым устройством с момента последнего рестарта. Этот счетчик идентичен тому, который возвращается функцией диагностики (код 08), субфункцией Return Bus Message Count (код 11, 0B hex).

Поле байт события содержит 0 .. 64 байт, где каждый байт соответствует статусу одной операции передачи или приема MODBUS сетевого устройства. Сетевое устройство вводит события в поле в хронологическом порядке. Байт 0 это самое свежее событие. Каждый новый байт выбрасывает самый старый байт из поля.

Нормальный ответ содержит двухбайтное поле слова статуса, двухбайтное поле счетчика событий и поле, содержащее 0 .. 64 байта событий. Поле количества байт содержит общую длину данных в этих четырех полях.

Запрос:

Ответ:

Код функции	1 байт	0x0C
Количество байт	1 байт	N*
Статус	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Счетчик событий	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Счетчик сообщений	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
События	(N-6) байт

Примечание *: N = количество событий + 3 x 2 байт, (длина статуса, счетчик событий и счетчик сообщений).

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x8C
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 04

Рис. 20. Диаграмма состояний Get Comm Event Log.

6.11. 15 (0x0F) Write Multiple Coils

Этот код функции используется в сетевом устройстве для переключения его каждой обмотки в последовательности либо в состояние ON, либо в состояние OFF. Запрос PDU задает обмотки, которые управляются. Обмотки адресуются начиная с 0. Таким образом, обмотка номер 1 адресуется как 0.

Запрашиваемые состояния ON/OFF задаются содержимым поля данных. Лог. 1 в позиции бита запрашивает перевод соответствующего выхода в состояние ON. Лог. 0 запрашивает перевод выхода в состояние OFF.

Нормальный ответ возвратит код функции, начальный адрес и количество управляемых обмоток.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x0F
Начальный адрес	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Количество выходов	2 байта	1 .. 1968 (0x0001 .. 0x07B0)
Количество байт	1 байт	N*
Значение выхода	N байт

Примечание *: N = Количество выходов / 8, если остаток отличается от 0, то N = N+1.

Ответ:

Код функции	1 байт	0x0C
Начальный адрес	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Количество выходов	2 байта	1 .. 1968 (0x0001 .. 0x07B0)

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x8F
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 02 или 03 или 04

Рис. 21. Диаграмма состояний Write Multiple Outputs.

6.12. 16 (0x10) Write Multiple registers

Этот код функции используется для записи блока смежных регистров (1 .. 123 регистров) в сетевом устройстве.

Запрашиваемые записываемые значения задаются полем данных запроса. Данные упакованы как 2 байта на регистр.

Нормальный ответ вернет код функции, начальный адрес и количество записанных регистров.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x10
Начальный адрес	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Количество регистров	2 байта	1 .. 123 (0x0001 .. 0x007B)
Количество байт	1 байт	2 x N*
Значения регистров	N x 2 байт

Примечание *: N = количество регистров.

Ответ:

Код функции	1 байт	0x10
Начальный адрес	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Количество регистров	2 байта	1 .. 123 (0x0001 .. 0x007B)

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x90
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 02 или 03 или 04

Рис. 22. Диаграмма состояний Write Multiple Registers.

6.13. 17 (0x11) Report Slave ID (только для последовательной линии)

Этот код функции используется для чтения описания типа, текущего состояния и других информационных параметров, специфичных для сетевого устройства.

Запрос:

Ответ:

Код функции	1 байт	0x10
Количество байт	1 байт	Зависит от устройства
Slave ID	Зависит от устройства
Run Indicator Status (индикатор активности устройства)	1 байт	0x00 OFF, 0xFF ON
Дополнительные данные	Зависит от устройства

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x91
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 04

Рис. 23. Диаграмма состояний Report slave ID.

6.14. 20 (0x14) Read File Record

Этот код функции используется для чтения из файла. Все запросы длин данных (Request Data Lengths) предоставляются в единицах байт, и все запросы длин записей (Record Lengths) предоставляются в единицах регистров.

Файл это организация записей. Каждый файл содержит 10000 записей, адресованных десятичными значениями от 0000 до 9999 или HEX-значениями от 0x0000 до 0x270F. Например, запись 12 адресуется как 12.

Функция может прочитать несколько групп ссылок. Группы могут быть разделены (быть не смежными), однако элементы в каждой группе должны быть последовательными.

Каждая группа определяется отдельным полем субзапроса, которое содержит 7 байт:

Тип запроса: 1 байт (должен быть указан как 6)
Номер файла: 2 байта
Начальный номер записи в файле: 2 байта
Длина записи для чтения: 2 байта.

Количество регистров для чтения, в комбинации со всеми другими полями в ожидаемом ответе, не должно превышать допустимой длины MODBUS PDU: 253 байта.

Нормальный ответ это серия субответов, по одному на каждый субзапрос. Поле количества байт это общее скомбинированное количество байт во всех субответах. Дополнительно каждый субответ содержит поле, которое показывает свое количество байт.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x14
Количество байт	1 байт	7 .. 245 (0x07 .. 0xF5)
Sub-Req. x, Reference Type	1 байт	06
Sub-Req. x, File Number	2 байта	0x0001 .. 0xFFFF
Sub-Req. x, Record Number	2 байта	0 .. 9999 (0x0000 .. 0x270F)
Sub-Req. x, Record Length	2 байта	N
Sub-Req. x+1, …

Ответ:

Код функции	1 байт	0x14
Длина данных ответа	1 байт	7 .. 245 (0x07 .. 0xF5)
Sub-Req. x, длина файла в ответе	1 байт	7 .. 245 (0x07 .. 0xF5)
Sub-Req. x, Reference Type	1 байт	6
Sub-Req. x, Record Data	N x 2 байт
Sub-Req. x+1, …

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x94
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 02 или 03 или 04 или 08

Примечание: хотя допускается задавать номер файла в диапазоне 1 .. 0xFFFF, следует заметить, что что совместимость с устаревшим оборудованием может быть нарушена, если номер файла превышает 10 (0x0A).

Рис. 24. Диаграмма состояний Read File Record.

6.15. 21 (0x15) Write File Record

Этот код функции используется для выполнения записи в файл. Все длины данных запроса (Request Data Lengths) предоставляются в байтах, и все длины записей (Record Lengths) в единицах 16-битных слов.

Файл это организация записей. Каждый файл содержит 10000 записей, адресованных десятичными значениями от 0000 до 9999 или HEX-значениями от 0X0000 до 0X270F. Например, запись 12 адресуется как 12.

Функция может записать несколько групп ссылок. Группы могут быть разделены (быть не смежными), однако элементы в каждой группе должны быть последовательными.

Каждая группа определена в отдельном поле субзапроса, в котором 7 байт плюс данные:

Тип запроса: 1 байт (должен быть указан как 6).
Номер файла: 2 байта.
Начальный номер записи в файле: 2 байта.
Длина для записи: 2 байта.
Записываемые данные: по 2 байта на регистр.

Количество регистров для записи, в комбинации со всеми другими полями в ожидаемом ответе, не должно превышать допустимой длины MODBUS PDU: 253 байта.

Нормальный ответ будет эхом (копией) запроса.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x15
Длина данных запроса	1 байт	9 .. 251 (0x09 .. 0xFB)
Sub-Req. x, Reference Type	1 байт	06
Sub-Req. x, File Number	2 байта	0x0001 .. 0xFFFF
Sub-Req. x, Record Number	2 байта	0 .. 9999 (0x0000 .. 0x270F)
Sub-Req. x, Record Length	2 байта	N
Sub-Req. x, Record data	N x 2 байт
Sub-Req. x+1, …

Ответ:

Код функции	1 байт	0x15
Длина данных запроса	1 байт	9 .. 251 (0x09 .. 0xFB)
Sub-Req. x, Reference Type	1 байт	06
Sub-Req. x, File Number	2 байта	0x0001 .. 0xFFFF
Sub-Req. x, Record Number	2 байта	0 .. 9999 (0x0000 .. 0x270F)
Sub-Req. x, Record Length	2 байта	N
Sub-Req. x, Record data	N x 2 байт
Sub-Req. x+1, …

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x95
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 02 или 03 или 04 или 08

Примечание: хотя допускается задавать номер файла в диапазоне 1 .. 0xFFFF, следует заметить, что что совместимость с устаревшим оборудованием может быть нарушена, если номер файла превышает 10 (0x0A).

Рис. 25. Диаграмма состояний Write File Record.

6.16. 22 (0x16) Mask Write Register

Этот код функции используются для модификации содержимого регистра временного хранения (holding register), используя комбинацию маски И (AND), маски ИЛИ (OR) и текущего содержимого регистра. Эта функция может использоваться для установки или очистки отельных бит в регистре.

Запрос задает временный регистр хранения, который будет записываться, данные для маски AND и данные для маски OR. Регистры адресуются начиная с 0. Таким образом, регистры 1 .. 16 адресуются как 0 .. 15.

Алгоритм функции:

Результат = (текущее содержимое & маскаAND) | (маскаOR & (^маскаAND))

Пример:

Компоненты операции	HEX	BIN
Текущее содержимое регистра	12	00010010
маскаAND	F2	11110010
маскаOR	25	00100101
(^маскаAND)	0D	00001101
Результат	17	00010111

Примечание: если значение маскаOR равно 0, то результатом будет простое логическое И текущего содержимого регистра и значения маскаAND. Если значение маскаAND равно 0, то результат будет равен значению маскаOR. Содержимое регистра может быть прочитано функцией Read Holding Registers (код функции 03). Однако регистр (регистры) могут быть изменены впоследствии в результате работы логики программы пользователя.

Нормальный ответ будет эхом (копией) запроса.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x16
Адрес регистра	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
маскаAND	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
маскаOR	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF

Ответ:

Код функции	1 байт	0x16
Адрес регистра	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
маскаAND	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
маскаOR	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x96
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 02 или 03 или 04

Рис. 26. Диаграмма состояний Mask Write Holding Register.

6.17. 23 (0x17) Read/Write Multiple registers

Этот код функции выполняет комбинацию одной операции чтения и одной операции записи в одной транзакции MODBUS. Операция записи выполняется перед операцией чтения.

Регистры временного хранения (holding registers) адресуются начиная с 0. Таким образом, регистры 1 .. 16 адресуются в PDU как 0 .. 15.

Запрос задает как начальный адрес и количество holding-регистров для чтения, так и начальный адрес и количество holding-регистров для чтения. Количество байт задает, сколько байт следует в поле записи данных.

Нормальный ответ содержит данные из группы регистров, которая была прочитана. Поле количества байт задает, сколько байт следует в поле данных чтения.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x17
Начальный адрес чтения	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Количество читаемых регистров	2 байта	1 .. 125 (0x0001 .. 0x007D)
Начальный адрес записи	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF
Количество записываемых регистров	2 байта	1 .. 121 (0x0001 .. 0X0079)
Количество записываемых байт	1 байт	2 x N*
Значения записываемых регистров	N x 2 байт

Примечание *: N = количество регистров для записи.

Ответ:

Код функции	1 байт	0x17
Количество байт	1 байт	2 x N*
Значения прочитанных регистров	N x 2 байт

Примечание *: N = количество регистров для чтения.

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x97
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 02 или 03 или 04

Рис. 27. Диаграмма состояния Read/Write Multiple Registers.

6.18. 24 (0x18) Read FIFO Queue

Этот код функции позволяет прочитать содержимое очереди FIFO регистров сетевого устройства. Функция вернет количество регистров в очереди, за которым будут идти данные очереди. Можно прочитать до 32 регистров: количество плюс 31 данных поставленных в очередь регистров. Сначала возвращается количество регистров в очереди, за ним следуют данные регистров в очереди.

Функция считывает содержимое очереди, однако не очищает её.

В нормальном ответе количество байт (Byte Count) показывает, сколько байт будет идти дальше, включая количество байт очереди и значение байт регистра (но не включая поля проверки на ошибку).

FIFO Count это количество регистров данных в очереди (не включая регистра количества).

Если FIFO Count превышает 31, то будет возвращен ответ исключения с кодом ошибки 03 (Illegal Data Value).

Запрос:

Код функции	1 байт	0x18
Адрес указателя FIFO	2 байта	0x0000 .. 0xFFFF

Ответ:

Код функции	1 байт	0x18
Количество байт	2 байта
Количество регистров FIFO	2 байта	≤ 31
Значения регистров FIFO	N* x 2 байт

Пример *: N = количеству регистров в FIFO.

Ошибка:

Код функции	1 байт	0x98
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 02 или 03 или 04

Рис. 28: Диаграмма состояний Read FIFO Queue.

6.19. 43 (0x2B) Encapsulated Interface Transport

Примечание: в Приложении A находится информация по зарезервированным кодам MODBUS, субкодам и типам MEI.

Код функции 43 и его тип MEI 14 для идентификации устройства это один из двух инкапсулированных транспорта интерфейса (Encapsulated Interface Transport), доступных сейчас в этой спецификации [1]. Следующие коды функций и типы MEI не входят как часть этой публичной спецификации и эти коды функций и типы MEI зарегистрированы специально: 43 / 0 .. 12 и 43 / 15 .. 255.

Транспорт MODBUS Encapsulated Interface (MEI) это механизм туннелирования запросов службы и запуска методов, а также их возвращаемых данных, внутри MODBUS PDU.

Главное назначение транспорта MEI — инкапсуляция вызов методов или запросов служб, которые являются частью определенного интерфейса, а также возвращаемых результатов метода или ответов службы.

Рис. 29: Транспорт MEI (MODBUS encapsulated Interface).

Сетевой интерфейс может быть любым коммуникационным стеком, использующимся для отправки MODBUS PDU, как например TCP/IP или последовательная линия связи.

MEI Type (тип MEI) это специально назначенный номер (MODBUS Assigned Number) и поэтому он будет уникальным, значение между 0 и 255 зарезервировано согласно Приложению A, кроме MEI Type 13 и MEI Type 14.

MEI Type используется реализациями транспорта MEI для диспетчеризации вызова метода на показанном интерфейсе.

Поскольку служба транспорта MEI отвязана от интерфейса, любое специфическое поведение или политика, требуемая интерфейсом, должна предоставляться самим интерфейсом, т. е. обработка транзакции MEI, обработка ошибок интерфейса MEI, и т. п.

Запрос:

Код функции	1 байт	0x2B
MEI Type	1 байт	0x0D или 0x0E
Специфические данные типа MEI	n байт

Ответ:

Код функции	1 байт	0x2B
MEI Type	1 байт	То же самое значение, что было в запросе
Специфические данные типа MEI	n байт

Ошибка:

Код функции	1 байт	0xAB (результат 0x2B + 0x80)
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 02 или 03 или 04

В качестве примера см. запрос Read Device Identification.

6.20. 43 / 13 (0x2B / 0x0D) CANopen General Reference Request and Response PDU

CANopen General reference Command это инкапсуляция служб, которые будут использоваться для доступа (на чтение или запись) элементов словаря объектов CANopen (CANopen Device Object Dictionary), а также для управления и мониторинга системы CANopen и её устройств.

MEI Type 13 (0x0D) это MODBUS Assigned Number, лицензированный CiA для CANopen General Reference.

Система предназначена для работы в пределах ограничений существующих сетей MODBUS. Поэтому информация, необходимая для запроса или изменения объектных словарей CANopen в системе, преобразуется в формат сообщения MODBUS. PDU будет ограничен 253 байтами как в сообщении запроса, так и в сообщении ответа.

На веб-сайте MODBUS-IDA или на веб-сайте CiA (CAN in Automation) можно ознакомиться с копиями и условиями использования, охватывающими код функции 43 MEI Type 13.

6.21 43 / 14 (0x2B / 0x0E) Read Device Identification

Этот код функции позволяет прочитать идентификацию и дополнительную информацию, относящуюся только к физическому и функциональному описанию сетевого устройства.

Интерфейс Read Device Identification смоделирован как адресное пространство, составленное из набора адресуемых элементов данных. Элементы данных называются объектами, и их идентифицирует object Id.

Интерфейс состоит из 3 категорий объектов:

• Basic Device Identification (базовая идентификация устройства). Все объекты в этой категории обязательны: имя производителя (VendorName), код изделия (Product code) и номер ревизии (revision number).
• Regular Device Identification (обычная идентификация устройства). В дополнение к базовым объектам данных, устройство предоставляет дополнительную и опциональную идентификацию и описание объектов данных. Все объекты в этой категории определены в стандарте, но их реализация не является обязательной.
• Extended Device Identification (расширенная идентификация устройства). В дополнение к обычным объектам данных, устройство предоставляет дополнительную и опциональную идентификацию и описание приватных данных о самом физическом устройстве. Все эти данные зависят от конкретного устройства.

Object Id	Имя объекта / описание	Тип	Наличие	Категория
0x00	VendorName (имя производителя)	Строка ASCII	Обязательно	Basic
0x01	ProductCode (код продукта)
0x02	MajorMinorRevision (ревизия)
0x03	VendorUrl (ссылка на сайт производителя)	Не обязательно	Regular
0x04	ProductName (имя продукта)
0x05	ModelName (имя модели)
0x06	UserApplicationName (имя приложения пользователя)
0x07 .. 0x7F	Зарезервировано
0x80 .. 0xFF	Приватные объекты, которые могут быть определены опционально. Этот диапазон зависит от продукта.	Зависит от устройства	Extended

Запрос:

Код функции	1 байт	0x2B
MEI Type	1 байт	0x0E
Read Device ID code	1 байт	01 / 02 / 03 / 04
Object Id	1 байт	0x00 или 0xFF

Ответ:

Код функции	1 байт	0x2B
MEI Type	1 байт	0x0E
Read Device ID code	1 байт	01 / 02 / 03 / 04
Conformity level	1 байт	0x01 или 0x02 или 0x03 или 0x81 или 0x82 или 0x83
Идет ли дальше что-то еще	1 байт	0x00 или 0xFF
Следующий Object Id	1 байт	Номер Object ID
Количество объектов	1 байт
Список:
Object ID	1 байт
Длина объекта	1 байт
Значение объекта	Длина объекта	Зависит от Object ID

Ошибка:

Код функции	1 байт	0xAB (результат 0x2B + 0x80)
Код исключения (exception code)	1 байт	01 или 02 или 03 или 04

[7. Ответы исключений MODBUS]

Когда устройство-клиент (master) посылает запрос устройству-серверу (slave), от сервера ожидается нормальный ответ. Из-за запроса master может произойти одно из 4 событий:

• Если устройство-сервер приняло запрос без коммуникационной ошибки, то оно может обработать запрос нормальным образом, и вернуть нормальный ответ.
• Если сервер не принял запрос из-за коммуникационной ошибки, то ответ возвращен не будет. Программа клиента обработает таймаут для запроса.
• Если сервер принял запрос, но обнаружил коммуникационную ошибку (parity, LRC, CRC, …), то ответ возвращен не будет. Программа клиента обработает таймаут для запроса.
• Если сервер принял запрос без коммуникационной ошибки, но не может обработать его (например, если был запрос на чтение несуществующего выхода или регистра), то сервер возвратит ответ исключения (exception response), информирующий клиента о природе ошибки.

Сообщение ответа исключения должно иметь два поля, которые отличают это сообщение от нормального ответа:

Поле кода функции. В нормальном ответе сервер как эхо посылает в ответе тот же код функции, который был в оригинальном запросе. Это все коды функции, у которых старший бит (MSB) в лог. 0 (их значения меньше 0x80 hex). В ответе исключения (exception response) сервер установит в лог. 1 MSB кода функции. Это делает код функции в ответе исключения однозначно больше на 0x80 (hex), чем значение кода функции в нормaльном ответе.

По установленному MSB в коде функции программа приложения клиента может распознать ответ исключения, и проверить поле данных для кода исключения.

Поле данных. В нормальном ответе сервер может возвратить данные или статистику (любую информацию, которую требовал запрос). В ответе исключения сервер вернет в поле данных код исключения (exception code). Это определит состояние сервера, которое вызвало исключение.

Список кодов исключений (MODBUS Exception Codes, коды указаны в HEX-формате) приведен в следующей таблице.

Код	Имя	Что означает
01	ILLEGAL FUNCTION	Код функции, полученный в запросе, задает недопустимое действие для сервера (т. е. для подчиненного устройства MODBUS). Это может быть из-за того, что этот код функции применим только для более новых устройств, и он не реализован в выбранном устройстве. Также это может показывать, что сервер находится в неподходящем состоянии для обработки запроса этого типа, например из-за того, что он не сконфигурирован, и при этом с него запрашиваются значения регистров.
02	ILLEGAL DATA ADDRESS	Адрес данных, принятый в запросе, недопустим для сервера. Другая специфическая ситуация — комбинация индекса (reference number) и количество данных в транзакции (transfer length) недопустимы. Для контроллера со 100 регистрами PDU адресует первый регистр как 0, и последний как 99. Если был выдан запрос, когда начальный адрес регистра 96, и количество запрашиваемых регистров 4, то этот запрос будет успешно выполнен (как минимум по соответствию адресов) для регистров 96, 97, 98, 99. Если запрос был выдан с начальным адресом 96, но количество регистров было задано 5, о этот запрос потерпит неудачу с кодом исключения 0x02 «Illegal Data Address», потому что была сделана попытка выйти за пределы рабочих адресов регистров — потребовалось прочитать регистры 96, 97, 98, 99 и 100, но регистр с адресом 100 не существует.
03	ILLEGAL DATA VALUE	Значение, содержащееся в поле данных запроса, имеет недопустимое значение для сервера. Это показывает ошибку в остальной части структуры сложного запроса, например неправильную подразумеваемую длину. Это конкретно НЕ означает, что элемент данных, представленный для хранения в регистре, имеет значение, не соответствующее ожиданиям прикладной программы, поскольку протокол MODBUS не знает о смысле и значимости какого-либо конкретного значения какого-либо конкретного регистра.
04	SLAVE DEVICE FAILURE	Произошла невосстановимая ошибка, кода сервер попытался выполнить запрошенное действие.
05	ACKNOWLEDGE	Специализированное использование вместе с командами программирования. Сервер (подчиненное устройство) должен принять запрос и обработать его, но для этого требуется большой интервал времени. Этот ответ будет возвращен, чтобы предотвратить ошибку таймаута в клиенте (главном устройстве). Клиент может выдать следующее сообщение Poll Program Complete, чтобы определить, завершена ли обработка.
06	SLAVE DEVICE BUSY	Специализированное использование вместе с командами программирования. Сервер (подчиненное устройство) занимается обработкой длительной команды программы. Клиент (главное устройство) должно повторно передать сообщение позже, когда сервер освободится.
08	MEMORY PARITY ERROR	Специализированное использование вместе с кодами функции 20 и 21 и ссылочным типом 6. Показывает, что расширенная область файла не прошла проверку целостности. Сервер попытался прочитать элемент данных в файле, но в памяти детектирована ошибка четности. Клиент (главное устройство) может повторить запрос, однако возможно понадобится сервисное обслуживание (ремонт) сервера.
0A	GATEWAY PATH UNAVAILABLE	Специализированное использование вместе со шлюзами. Показывает, что шлюз не может выделить внутренний путь от входного коммуникационный путь от входного порта до выходного порта, что требовалось для обработки запроса. Обычно это означает, что шлюз неправильно сконфигурирован или перегружен.
0B	GATEWAY TARGET DEVICE FAILED TO RESPOND	Специализированное использование вместе со шлюзами. Показывает, что от целевого устройства не был получен ответ. Обычно означает, что устройство отсутствует в сети.

[Приложение A: зарезервированные коды функций MODBUS, субкоды и типы MEI]

Следующие коды функций и субкоды функций не входят в публичную спецификацию, и эти коды и субкоды функции специально зарезервированы. Формат представляет собой код/субкод или просто код функции, где зарезервированы следующие комбинации: 8 / 19; 8 / 21 .. 65535, 9, 10, 13, 14, 41, 42, 90, 91, 125, 126 и 127.

Эта спецификация в настоящий момент предоставляет код функции 43 и его MEI Type 14 для Device Identification и MEI Type 13 для CANopen General Reference Request и PDU ответа в качестве транспортов инкапсулированного интерфейса (Encapsulated Interface Transports).

Следующие коды функции и типы MEI не должны быть частью этой публичной спецификации, и эти коды функции и типы MEI специально зарезервированы: 43 / 0 .. 12 и 43 / 15 .. 255. В этой спецификации код функции пользователя (User Defined Function) дает тот же или подобный результат, как не поддерживаемый Encapsulated Interface Transport.

MODBUS является зарегистрированной торговой маркой Schneider Automation Inc.

[Словарик]

ADU Application Data Unit.

HDLC High level Data Link Control.

HMI Human Machine Interface.

IETF Internet Engineering Task Force.

I/O Input/Output, ввод/вывод.

IP Internet Protocol.

LSB Least Significant Bit, младший значащий бит.

MAC Medium Access Control.

MB MODBUS Protocol.

MBAP MODBUS Application Protocol.

MEI MODBUS Encapsulated Interface, дополнительный код функции, передаваемый за основным. Стандарт определяет MEI 13 (0x0D), предназначенный для инкапсуляции протокола CANopen. MEI 14 (0x0E) используется для получения информации об устройстве и MEI в диапазонах 0—12 и 15—255 зарезервированы.

MSB Most Significant Bit, старший значащий бит.

OSI Open Systems Interconnection, открытая модель организации обмена данными через сеть.

PDU Protocol Data Unit, элемент обмена данными.

PLC Programmable Logic Controller, программируемый логический контроллер.

RFC Request for Comments, рабочее предложение — документ из серии пронумерованных информационных документов Интернета, содержащих технические спецификации и стандарты, широко применяемые во всемирной сети (из Википедии).

TCP Transport Control Protocol.

клиент главное устройство (master) сети MODBUS, которое отправляет запросы/команды серверам MODBUS и получает от них ответы.

сервер подчиненное устройство (slave) сети MODBUS, которое принимает запросы/команды клиента MODBUS, выполняет их и отправляет соответствующие ответы клиенту MODBUS.

[Ссылки]

1. MODBUS APPLICATION PROTOCOL SPECIFICATION V1.1b site:modbus.org.
2. MODBUS Messaging Implementation Guide V1.0a site:modbus.org.
3. RFC 791, Internet Protocol, Sep81 DARPA.
4. Порядок следования байт (endianness).
5. Библиотека FreeMODBUS.

In this article, you will learn about the Modbus TCP protocol, which is the evolution of the Modbus RTU protocol.

Contents:

• Where to send a Modbus TCP command?
• Description of the Modbus TCP protocol
• Modbus TCP command types
• How do I send a Modbus TCP command to read discrete output? Command 0x01
• How to send a Modbus TCP command to read a digital input? Command 0x02
• How to send a Modbus TCP command to read the analog output? Command 0x03
• How to send a Modbus TCP command to read an analog input? Command 0x04
• How do I send a Modbus TCP command to write discrete output? Command 0x05
• How do I send a Modbus TCP command to record analog output? Command 0x06
• How do I send a Modbus TCP command to write multiple discrete pins? Command 0x0F
• How do I send a Modbus TCP command to write multiple analog outputs? Command 0x10
• Modbus TCP request errors
• Programs for working with the Modbus TCP protocol
• Equipment with Modbus TCP support

Where to send a Modbus TCP command?

In an Ethernet network, the device address is its IP address. Typically, devices are on the same subnet, where IP addresses differ by the last two digit 192.168.1.20 when using the most common subnet mask 255.255.255.0.

The interface is an Ethernet network, the data transfer protocol is TCP / IP.

The TCP port used is: 502.

Back to contents

Description of the Modbus TCP protocol

The Modbus TCP command consists of a portion of the Modbus RTU message and a special header.

From the Modbus RTU message, the SlaveID address at the beginning and the CRC checksum at the end are removed, which forms the PDU, the Protocol Data Unit.

The following is an example of a Modbus RTU request for obtaining the AI value of the holding registers from registers # 40108 to 40110 with the address of the device 17.

11 03 006B 0003 7687

11	Device address SlaveID (17 = 11 hex)
03	Function Code (read Analog Output Holding Registers)
006B	Address of the first register (40108-40001 = 107 = 6B hex)
0003	The number of required registers (reading 3 registers from 40108 to 40110)
7687	Checksum CRC

We drop the address of the SlaveID device and the CRC checksum and get the PDU: 03 006B 0003

03 006B 0003

At the beginning of the received PDU message, a new 7-byte header is added, which is called MBAP Header (Modbus Application Header). This header has the following data:

Transaction Identifier: 2 bytes are set by the Master to uniquely identify each request. Can be any. These bytes are repeated by the Slave device in the response, since the responses of the Slave device may not always be received in the same order as the requests.

Protocol Identifier: 2 bytes are set by the Master, will always be 00 00, which corresponds to the Modbus protocol.

Length: 2 bytes are set by the Master, identifying the number of bytes in the message that follow. It is counted from Unit Identifier to the end of the message.

Unit Identifier: 1 byte is set to Master. It is repeated by the Slave device to uniquely identify the Slave device.

Total we get:

Modbus RTU	Slave ID	Inquiry	CRC
Modbus RTU	11	03 006B 0003	7687
Modbus TCP	0001 0000 0006 11	03 006B 0003
Modbus TCP	MBAP Header	PDU
Modbus TCP	ADU, Application Data Unit

Where:

0001	Transaction identifier	Transaction Identifier
0000	Protocol identifier La	Protocol Identifier
0006	Length (6 bytes are followed)	Message Length
11	The device address (17 = 11 hex)	Unit Identifier
03	Function code (read Analog Output Holding Registers)	Function Code
006B	First address register (107 = 40108-40001 = 6B hex)	Data Address of the first register
0003	The number of required registers (read 3 registers 40108 by 40110)	The total number of registers

In the response from the Modbus TCP Slave device we get:

0001 0000 0009 11 03 06 022B 0064 007F

Where:

0001	Transaction identifier	Transaction Identifier
0000	Protocol identifier	Protocol Identifier
0009	The length (9 bytes are followed)	Message Length
11	The device address (17 = 11 hex)	Unit Identifier
03	Function code (read Analog Output Holding Registers)	Function Code
06	The number of bytes later (6 bytes are followed)	Byte Count
02	Value of the high register bit (02 hex)	Register value Hi (AO0)
2B	Early discharge value register (2B hex)	Register value Lo (AO0)
00	Value of the high register bit (00 hex)	Register value Hi (AO1)
64	Value of the low register bit (64 hex)	Register value Lo (AO1)
00	Value of the high register bit (00 hex)	Register value Hi (AO2)
7F	Early discharge value register (7F hex)	Register value Lo (AO2)

The analog output register AO0 has the value 02 2B HEX or 555 in the decimal system.

The analog output register AO1 has the value 00 64 HEX or 100 in the decimal system.

The analog output register AO2 has the value 00 7F HEX or 127 in the decimal system.

Back to contents

Modbus TCP command types

Here is a table with the codes for reading and writing the Modbus TCP registers.

Function Code	What the function does	Value type	Access type
01 (0x01)	Reading DO	Read Coil Status	Discrete	Reading
02 (0x02)	Reading DI	Read Input Status	Discrete	Reading
03 (0x03)	Reading AO	Read Holding Registers	16 bit	Reading
04 (0x04)	Reading AI	Read Input Registers	16 bit	Reading
05 (0x05)	One DO recording	Force Single Coil	Discrete	Recording
06 (0x06)	Recording one AO	Preset Single Register	16 bit	Recording
15 (0x0F)	Multiple DO recording	Force Multiple Coils	Discrete	Recording
16 (0x10)	Recording multiple AOs	Preset Multiple Registers	16 bit	Recording

Back to contents

How do I send a Modbus TCP command to read discrete output? Command 0x01

This command is used to read the values of the DO digital outputs.

The PDU request specifies the start address of the first DO register and the subsequent number of required DO values. In the PDU, the DO values are addressed starting from zero.

The DO values in the response are in one byte and correspond to the value of the bits.

The bit values are defined as 1 = ON and 0 = OFF.

The low bit of the first data byte contains the DO value whose address was specified in the request. The remaining values of DO follow the increasing value to the highest value of the byte. Those. from right to left.

If less than eight DO values were requested, the remaining bits in the response will be filled with zeros (in the direction from the low to high byte). Field Byte Count Number byte further indicates the number of full data bytes in response.

Byte	Request	Byte	Answer
(Hex)	Field name	(Hex)	Field name
01	Transaction identifier	01	Transaction identifier
02	02
00	Protocol identifier	00	Protocol identifier
00	00
00	Message length	00	Message length
06	04
01	Device address	01	Device address
01	Functional code	01	Functional code
00	Address of the first byte of register Hi	01	Number of bytes more
00	Address of the first byte of register Lo	02	The value of register DO 0-1
00	Number of registers Hi Byte
02	Number of registers Lo Byte

The output states DO0-1 are shown as 02 hex values, or in the binary system 0000 0010.

The DO1 value will be the second to the right, and DO0 will be the first on the right (low-order bit).

The other six bits are filled with zeros to the full byte, because They were not requested.

Channels	—	—	—	—	—	—	DO 1	DO 0
Bits	0	0	0	0	0	0	1	0
Hex	02

Back to contents

How to send a Modbus TCP command to read a digital input? Command 0x02

This command is used to read the values of digital inputs DI.

The query and response for DI is similar to the query for DO.

Byte	Request	Byte	Answer
(Hex)	Field name	(Hex)	Field name
01	Transaction identifier	01	Transaction identifier
02	02
00	Protocol identifier	00	Protocol identifier
00	00
00	Message length	00	Message length
06	04
01	Device address	01	Device address
02	Functional code	02	Functional code
00	Address of the first byte of register Hi	01	Number of bytes more
00	Address of the first byte of register Lo	03	The value of register DI 0-1
00	Number of registers Hi Byte
02	Number of registers Lo Byte

The output states of DI 0-1 are shown as 03 hex values, or in the binary system 0000 0011.

The DI1 value will be the second to the right, and the value of DI0 will be the first right (low-order bit).

The other six bits are filled with zeros.

Back to contents

How to send a Modbus TCP command to read the analog output? Command 0x03

This command is used to read the values of the analog outputs AO.

Byte	Request	Byte	Answer
(Hex)	Field name	(Hex)	Field name
01	Transaction identifier	01	Transaction identifier
02	02
00	Protocol identifier	00	Protocol identifier
00	00
00	Message length	00	Message length
06	07
01	Device address	01	Device address
03	Functional code	03	Functional code
00	Address of the first byte of register Hi	04	Number of bytes more
00	Address of the first byte of register Lo	02	Register value Hi (AO0)
00	Number of registers Hi Byte	2B	Register value Lo (AO0)
02	Number of registers Lo Byte	00	Register value Hi (AO1)
	64	Register value Lo (AO1)

The output states AO0 are shown as 02 byte 2B hex, or in the decimal system 555.

The output states AO1 are shown as the byte values 00 64 hex, or in the decimal system 100.

Back to contents

How to send a Modbus TCP command to read an analog input? Command 0x04

This command is used to read the values of analog inputs AI.

Byte	Request	Byte	Answer
(Hex)	Field name	(Hex)	Field name
01	Transaction identifier	01	Transaction identifier
02	02
00	Protocol identifier	00	Protocol identifier
00	00
00	Message length	00	Message length
06	07
01	Device address	01	Device address
04	Functional code	04	Functional code
00	Address of the first byte of register Hi	04	Number of bytes more
00	Address of the first byte of register Lo	00	Register value Hi (AI0)
00	Number of registers Hi Byte	0A	Register value Lo (AI0)
02	Number of registers Lo Byte	00	Register value Hi (AI1)
	64	Register value Lo (AI1)

The output states AI0 are shown as 00 0A hex values, or in the decimal system 10.

The output states AI1 are shown as the byte values 00 64 hex, or in the decimal system 100.

Back to contents

How do I send a Modbus TCP command to write discrete output? Command 0x05

This command is used to record one value of the DO digital output.

The value of FF 00 hex sets the output to ON.

The value 00 00 hex sets the output to OFF.

All other values are invalid and will not affect the output state.

The normal response to such a request is an echo (a repeat request in the response), is returned after the DO state has been changed.

Byte	Request	Byte	Answer
(Hex)	Field name	(Hex)	Field name
01	Transaction identifier	01	Transaction identifier
02	02
00	Protocol identifier	00	Protocol identifier
00	00
00	Message length	00	Message length
06	06
01	Device address	01	Device address
05	Functional code	05	Functional code
00	Hi Register Address byte	00	Hi Register Address byte
01	Lo Register Address byte	01	Lo Register Address byte
FF	Hi Byte Meaning	FF	Hi Byte Meaning
00	Lo Byte Meaning	00	Lo Byte Meaning

The output status of DO1 has changed from OFF to ON.

Back to contents

How do I send a Modbus TCP command to record analog output? Command 0x06

This command is used to record one value of the analog output AO.

Byte	Request	Byte	Answer
(Hex)	Field name	(Hex)	Field name
01	Transaction identifier	01	Transaction identifier
02	02
00	Protocol identifier	00	Protocol identifier
00	00
00	Message length	00	Message length
06	06
01	Device address	01	Device address
06	Functional code	06	Functional code
00	Hi Register Address byte	00	Hi Register Address byte
01	Lo Register Address byte	01	Lo Register Address byte
55	Hi Byte Meaning	55	Hi Byte Meaning
FF	Lo Byte Meaning	FF	Lo Byte Meaning

The output status of AO0 has changed to 55 FF hex, or in the decimal system 22015.

Back to contents

How do I send a Modbus TCP command to write multiple discrete pins? Command 0x0F

This command is used to record multiple values of DO’s digital output.

Byte	Request	Byte	Answer
(Hex)	Field name	(Hex)	Field name
01	Transaction identifier	01	Transaction identifier
02	02
00	Protocol identifier	00	Protocol identifier
00	00
00	Message length	00	Message length
08	06
01	Device address	01	Device address
0F	Functional code	0F	Functional code
00	Address of the first byte of register Hi	00	Address of the first byte of register Hi
00	Address of the first byte of register Lo	00	Address of the first byte of register Lo
00	Number of registers Hi Byte	00	Number of recorded reg. Hi byte
02	Number of registers Lo Byte	02	Number of recorded reg. Lo bytes
01	Number of bytes more
02	Byte Value

The output status of DO1 has changed from OFF to ON.

The DO0 output state remains OFF.

Back to contents

How do I send a Modbus TCP command to write multiple analog outputs? Command 0x10

This command is used to record multiple values of the analog output AO.

Byte	Request	Byte	Answer
(Hex)	Field name	(Hex)	Field name
01	Transaction identifier	01	Transaction identifier
02	02
00	Protocol identifier	00	Protocol identifier
00	00
00	Message length	00	Message length
0B	06
01	Device address	01	Device address
10	Functional code	10	Functional code
00	Address of the first byte of register Hi	00	Address of the first byte of register Hi
00	Address of the first byte of register Lo	00	Address of the first byte of register Lo
00	Number of registers Hi Byte	00	Number of recorded reg. Hi byte
02	Number of registers Lo Byte	02	Number of recorded reg. Lo bytes
04	Number of bytes more
00	Byte value Hi AO0
0A	Byte value Lo AO0
01	Byte value Hi AO1
02	Byte value Lo AO1

The output state of AO0 has changed to 00 0A hex, or in decimal system 10.

The output status of AO1 has changed to 01 02 hex, or in the decimal system 258.

Back to contents

Modbus TCP request errors

If the device can not process it after receiving the request, the response will be sent with an error code.

The response will contain the modified Function code, its high-order bit will be 1.

Example:

It was	Became
Functional code in the query	Functional error code in response
01 (01 hex) 0000 0001	129 (81 hex) 1000 0001
02 (02 hex) 0000 0010	130 (82 hex) 1000 0010
03 (03 hex) 0000 0011	131 (83 hex) 1000 0011
04 (04 hex) 0000 0100	132 (84 hex) 1000 0100
05 (05 hex) 0000 0101	133 (85 hex) 1000 0101
06 (06 hex) 0000 0110	134 (86 hex) 1000 0110
15 (0F hex) 0000 1111	143 (8F hex) 1000 1111
16 (10 hex) 0001 0000	144 (90 hex) 1001 0000

Sample request and response with error:

Byte	Request	Byte	Answer
(Hex)	Field name	(Hex)	Field name
01	Transaction identifier	01	Transaction identifier
02	02
00	Protocol identifier	00	Protocol identifier
00	00
00	Message length	00	Message length
06	03
0A	Device address	0A	Device address
01	Functional code	81	Functional code with changed bit
04	Address of the first byte of register Hi	02	Error code
A1	Address of the first byte of register Lo
00	Number of registers Hi Byte
01	Number of registers Lo Byte

Explanation of error codes

01	The received function code can not be processed.
02	The data address specified in the request is not available.
03	The value contained in the query data field is an invalid value.
04	An unrecoverable error occurred while the slave attempted to perform the requested action.
05	The slave has accepted the request and processes it, but it takes a long time. This response prevents the host from generating a timeout error.
06	The slave is busy processing the command. The master must repeat the message later when the slave is freed.
07	The slave can not execute the program function specified in the request. This code is returned for an unsuccessful program request using functions with numbers 13 or 14. The master must request diagnostic information or error information from the slave.
08	The slave detected a parity error when reading the extended memory. The master can repeat the request, but usually in such cases, repairs are required.

Back to contents

Programs for working with the Modbus TCP protocol

Below are the programs that will help you easily interact with Modbus TCP devices.

Modbus Master Tool with support for Modbus RTU, ASCII, TCP. Download

Modbus TCP client with support for Modbus TCP. Download

Back to contents

Equipment with Modbus TCP support

Back to contents

В этой статье вы узнаете о протоколе Modbus TCP, который является развитием протокола Modbus RTU. Англоязычная версия статьи доступна на ipc2u.com.

Оглавление:

• Куда посылать команду Modbus TCP?
• Описание протокола Modbus TCP
• Типы команд Modbus TCP
• Как послать команду на чтение дискретного вывода? Команда 0x01
• Как послать команду на чтение дискретного ввода? Команда 0x02
• Как послать команду на чтение аналогового вывода? Команда 0x03
• Как послать команду на чтение аналогового ввода? Команда 0x04
• Как послать команду на запись дискретного вывода? Команда 0x05
• Как послать команду на запись аналогового вывода? Команда 0x06
• Как послать команду на запись нескольких дискретных выводов? Команда 0x0F
• Как послать команду на запись нескольких аналоговых выводов? Команда 0x10
• Ошибки запроса Modbus TCP
• Программы для работы с протоколом Modbus TCP

Куда посылать команду Modbus TCP?

В сети Ethernet адресом устройства является его IP-адрес. Обычно устройства находятся в одной подсети, где IP адреса отличаются последними цифрами 192.168.1.20 при использовании самой распространённой маски подсети 255.255.255.0.

Интерфейсом является сеть Ethernet, протоколом передачи данных – TCP/IP.

Используемый TCP-порт: 502.

Наверх к оглавлению

Описание протокола Modbus TCP

Команда Modbus TCP состоит из части сообщения Modbus RTU и специального заголовка.

О Modbus RTU написано в этой статье.

Из сообщения Modbus RTU удаляется SlaveID адрес в начале и CRC контрольная сумма в конце, что образует PDU, Protocol Data Unit.

Ниже приведен пример запроса Modbus RTU для получения значения AO аналогового выхода (holding registers) из регистров от #40108 до 40110 с адресом устройства 17.

11 03 006B 0003 7687

11	Адрес устройства SlaveID (17 = 11 hex)
03	Функциональный код Function Code (читаем Analog Output Holding Registers)
006B	Адрес первого регистра (40108-40001 = 107 =6B hex)
0003	Количество требуемых регистров (чтение 3-х регистров с 40108 по 40110)
7687	Контрольная сумма CRC

Отбрасываем адрес устройства SlaveID и контрольную сумму CRC и получаем PDU:

03 006B 0003

К началу получившегося сообщения PDU добавляется новый 7-байтовый заголовок, который называется MBAP Header (Modbus Application Header). Этот заголовок имеет следующие данные:

Transaction Identifier (Идентификатор транзакции): 2 байта устанавливаются Master, чтобы однозначно идентифицировать каждый запрос. Может быть любыми. Эти байты повторятся устройством Slave в ответе, поскольку ответы устройства Slave не всегда могут быть получены в том же порядке, что и запросы.

Protocol Identifier (Идентификатор протокола): 2 байта устанавливаются Master, всегда будут = 00 00, что соответствует протоколу Modbus.

Length (Длина): 2 байта устанавливаются Master, идентифицирующие число байтов в сообщении, которые следуют далее. Считается от Unit Identifier до конца сообщения.

Unit Identifier (Идентификатор блока или адрес устройства): 1 байт устанавливается Master. Повторяется устройством Slave для однозначной идентификации устройства Slave.

Итого получаем:

Modbus RTU	Slave ID	Запрос	CRC
Modbus RTU	11	03 006B 0003	7687
Modbus TCP	0001 0000 0006 11	03 006B 0003
Modbus TCP	MBAP Header	PDU
Modbus TCP	ADU, Application Data Unit

Где:

0001	Идентификатор транзакции	Transaction Identifier
0000	Идентификатор протокола	Protocol Identifier
0006	Длина (6 байтов идут следом)	Message Length
11	Адрес устройства (17 = 11 hex)	Unit Identifier
03	Функциональный код (читаем Analog Output Holding Registers)	Function Code
006B	Адрес первого регистра (40108-40001 = 107 =6B hex)	Data Address of the first register
0003	Количество требуемых регистров (чтение 3-х регистров с 40108 по 40110)	The total number of registers

В ответе от Modbus TCP Slave устройства мы получим:

0001 0000 0009 11 03 06 022B 0064 007F

Где:

0001	Идентификатор транзакции	Transaction Identifier
0000	Идентификатор протокола	Protocol Identifier
0009	Длина (9 байтов идут следом)	Message Length
11	Адрес устройства (17 = 11 hex)	Unit Identifier
03	Функциональный код (читаем Analog Output Holding Registers)	Function Code
06	Количество байт далее (6 байтов идут следом)	Byte Count
02	Значение старшего разряда регистра (02 hex)	Register value Hi (AO0)
2B	Значение младшего разряда регистра (2B hex)	Register value Lo (AO0)
00	Значение старшего разряда регистра (00 hex)	Register value Hi (AO1)
64	Значение младшего разряда регистра (64 hex)	Register value Lo (AO1)
00	Значение старшего разряда регистра (00 hex)	Register value Hi (AO2)
7F	Значение младшего разряда регистра (7F hex)	Register value Lo (AO2)

Регистр аналогового выхода AO0 имеет значение 02 2B HEX или 555 в десятичной системе.

Регистр аналогового выхода АО1 имеет значение 00 64 HEX или 100 в десятичной системе.

Регистр аналогового выхода АО2 имеет значение 00 7F HEX или 127 в десятичной системе.

Наверх к оглавлению

Типы команд Modbus TCP

Приведем таблицу с кодами функций чтения и записи регистров Modbus TCP.

Код функции	Что делает функция	Тип значения	Тип доступа
01 (0x01)	Чтение DO	Read Coil Status	Дискретное	Чтение
02 (0x02)	Чтение DI	Read Input Status	Дискретное	Чтение
03 (0x03)	Чтение AO	Read Holding Registers	16 битное	Чтение
04 (0x04)	Чтение AI	Read Input Registers	16 битное	Чтение
05 (0x05)	Запись одного DO	Force Single Coil	Дискретное	Запись
06 (0x06)	Запись одного AO	Preset Single Register	16 битное	Запись
15 (0x0F)	Запись нескольких DO	Force Multiple Coils	Дискретное	Запись
16 (0x10)	Запись нескольких AO	Preset Multiple Registers	16 битное	Запись

Наверх к оглавлению

Как послать команду Modbus TCP на чтение дискретного вывода? Команда 0x01

Эта команда используется для чтения значений дискретных выходов DO.

В запросе PDU задается начальный адрес первого регистра DO и последующее количество необходимых значений DO. В PDU значения DO адресуются, начиная с нуля.

Значения DO в ответе находятся в одном байте и соответствуют значению битов.

Значения битов определяются как 1 = ON и 0 = OFF.

Младший бит первого байта данных содержит значение DO адрес которого указывался в запросе. Остальные значения DO следуют по нарастающей к старшему значению байта. Т.е. справа налево.

Если запрашивалось меньше восьми значений DO, то оставшиеся биты в ответе будут заполнены нулями (в направлении от младшего к старшему байту). Поле Byte Count Количество байт далее указывает количество полных байтов данных в ответе.

Байт	Запрос	Байт	Ответ
(Hex)	Название поля	(Hex)	Название поля
01	Идентификатор транзакции	01	Идентификатор транзакции
02	02
00	Идентификатор протокола	00	Идентификатор протокола
00	00
00	Длина сообщения	00	Длина сообщения
06	04
01	Адрес устройства	01	Адрес устройства
01	Функциональный код	01	Функциональный код
00	Адрес первого регистра Hi байт	01	Количество байт далее
00	Адрес первого регистра Lo байт	02	Значение регистра DO 0-1
00	Количество регистров Hi байт
02	Количество регистров Lo байт

Состояния выходов DO0-1 показаны как значения байта 02 hex, или в двоичной системе 0000 0010.

Значение DO1 будет вторым справа, а значение DO0 будет первым справа (младший бит).

Шесть остальных битов заполнены нулями до полного байта, т.к. их не запрашивали.

Каналы	—	—	—	—	—	—	DO 1	DO 0
Биты	0	0	0	0	0	0	1	0
Hex	02

Модули с дискретным выводом: ioLogik E1211, ET-7060, ADAM-6060

Наверх к оглавлению

Как послать команду Modbus TCP на чтение дискретного ввода? Команда 0x02

Эта команда используется для чтения значений дискретных входов DI.

Запрос и ответ для DI похож на запрос для DO.

Байт	Запрос	Байт	Ответ
(Hex)	Название поля	(Hex)	Название поля
01	Идентификатор транзакции	01	Идентификатор транзакции
02	02
00	Идентификатор протокола	00	Идентификатор протокола
00	00
00	Длина сообщения	00	Длина сообщения
06	04
01	Адрес устройства	01	Адрес устройства
02	Функциональный код	02	Функциональный код
00	Адрес первого регистра Hi байт	01	Количество байт далее
00	Адрес первого регистра Lo байт	03	Значение регистра DI 0-1
00	Количество регистров Hi байт
02	Количество регистров Lo байт

Состояния выходов DI 0-1 показаны как значения байта 03 hex, или в двоичной системе 0000 0011.

Значение DI1 будет вторым справа, а значение DI0 будет первым справа (младший бит).

Шесть остальных битов заполнены нулями.

Модули с дискретным вводом: ioLogik E1210, ET-7053, ADAM-6050

Наверх к оглавлению

Как послать команду Modbus TCP на чтение аналогового вывода? Команда 0x03

Эта команда используется для чтения значений аналоговых выходов AO.

Байт	Запрос	Байт	Ответ
(Hex)	Название поля	(Hex)	Название поля
01	Идентификатор транзакции	01	Идентификатор транзакции
02	02
00	Идентификатор протокола	00	Идентификатор протокола
00	00
00	Длина сообщения	00	Длина сообщения
06	07
01	Адрес устройства	01	Адрес устройства
03	Функциональный код	03	Функциональный код
00	Адрес первого регистра Hi байт	04	Количество байт далее
00	Адрес первого регистра Lo байт	02	Значение регистра Hi (AO0)
00	Количество регистров Hi байт	2B	Значение регистра Lo (AO0)
02	Количество регистров Lo байт	00	Значение регистра Hi (AO1)
	64	Значение регистра Lo (AO1)

Состояния выхода AO0 показаны как значения байта 02 2B hex, или в десятичной системе 555.

Состояния выхода AO1 показаны как значения байта 00 64 hex, или в десятичной системе 100.

Модули с дискретным вводом: ioLogik E1210, ET-7053, ADAM-6050

Наверх к оглавлению

Как послать команду Modbus TCP на чтение аналогового ввода? Команда 0x04

Эта команда используется для чтения значений аналоговых входов AI.

Байт	Запрос	Байт	Ответ
(Hex)	Название поля	(Hex)	Название поля
01	Идентификатор транзакции	01	Идентификатор транзакции
02	02
00	Идентификатор протокола	00	Идентификатор протокола
00	00
00	Длина сообщения	00	Длина сообщения
06	07
01	Адрес устройства	01	Адрес устройства
04	Функциональный код	04	Функциональный код
00	Адрес первого регистра Hi байт	04	Количество байт далее
00	Адрес первого регистра Lo байт	00	Значение регистра Hi (AI0)
00	Количество регистров Hi байт	0A	Значение регистра Lo (AI0)
02	Количество регистров Lo байт	00	Значение регистра Hi (AI1)
	64	Значение регистра Lo (AI1)

Состояния выхода AI0 показаны как значения байта 00 0A hex, или в десятичной системе 10.

Состояния выхода AI1 показаны как значения байта 00 64 hex, или в десятичной системе 100.

Модули с аналоговым вводом: ioLogik E1240, ET-7017-10, ADAM-6217

Наверх к оглавлению

Как послать команду Modbus TCP на запись дискретного вывода? Команда 0x05

Эта команда используется для записи одного значения дискретного выхода DO.

Значение FF 00 hex устанавливает выход в состояние включен ON.

Значение 00 00 hex устанавливает выход в состояние выключен OFF.

Все остальные значения недопустимы и не будут влиять на состояние выхода.

Нормальный ответ на такой запрос — это эхо (повтор запроса в ответе), возвращается после того, как состояние DO было изменено.

Байт	Запрос	Байт	Ответ
(Hex)	Название поля	(Hex)	Название поля
01	Идентификатор транзакции	01	Идентификатор транзакции
02	02
00	Идентификатор протокола	00	Идентификатор протокола
00	00
00	Длина сообщения	00	Длина сообщения
06	06
01	Адрес устройства	01	Адрес устройства
05	Функциональный код	05	Функциональный код
00	Адрес регистра Hi байт	00	Адрес регистра Hi байт
01	Адрес регистра Lo байт	01	Адрес регистра Lo байт
FF	Значение Hi байт	FF	Значение Hi байт
00	Значение Lo байт	00	Значение Lo байт

Состояние выхода DO1 поменялось с выключен OFF на включен ON.

Модули с дискретным выводом: ioLogik E1211, ET-7060, ADAM-6060

Наверх к оглавлению

Как послать команду Modbus TCP на запись аналогового вывода? Команда 0x06

Эта команда используется для записи одного значения аналогового выхода AO.

Байт	Запрос	Байт	Ответ
(Hex)	Название поля	(Hex)	Название поля
01	Идентификатор транзакции	01	Идентификатор транзакции
02	02
00	Идентификатор протокола	00	Идентификатор протокола
00	00
00	Длина сообщения	00	Длина сообщения
06	06
01	Адрес устройства	01	Адрес устройства
06	Функциональный код	06	Функциональный код
00	Адрес регистра Hi байт	00	Адрес регистра Hi байт
01	Адрес регистра Lo байт	01	Адрес регистра Lo байт
55	Значение Hi байт	55	Значение Hi байт
FF	Значение Lo байт	FF	Значение Lo байт

Состояние выхода AO0 поменялось на 55 FF hex, или в десятичной системе 22015.

Модули с аналоговым выводом: ioLogik E1241, ET-7028, ADAM-6224

Наверх к оглавлению

Как послать команду Modbus TCP на запись нескольких дискретных выводов? Команда 0x0F

Эта команда используется для записи нескольких значений дискретного выхода DO.

Байт	Запрос	Байт	Ответ
(Hex)	Название поля	(Hex)	Название поля
01	Идентификатор транзакции	01	Идентификатор транзакции
02	02
00	Идентификатор протокола	00	Идентификатор протокола
00	00
00	Длина сообщения	00	Длина сообщения
08	06
01	Адрес устройства	01	Адрес устройства
0F	Функциональный код	0F	Функциональный код
00	Адрес первого регистра Hi байт	00	Адрес первого регистра Hi байт
00	Адрес первого регистра Lo байт	00	Адрес первого регистра Lo байт
00	Количество регистров Hi байт	00	Кол-во записанных рег. Hi байт
02	Количество регистров Lo байт	02	Кол-во записанных рег. Lo байт
01	Количество байт далее
02	Значение байт

Состояние выхода DO1 поменялось с выключен OFF на включен ON.

Состояние выхода DO0 осталось выключен OFF.

Модули с дискретным выводом: ioLogik E1211, ET-7060, ADAM-6060

Наверх к оглавлению

Как послать команду Modbus TCP на запись нескольких аналоговых выводов? Команда 0x10

Эта команда используется для записи нескольких значений аналогового выхода AO.

Байт	Запрос	Байт	Ответ
(Hex)	Название поля	(Hex)	Название поля
01	Идентификатор транзакции	01	Идентификатор транзакции
02	02
00	Идентификатор протокола	00	Идентификатор протокола
00	00
00	Длина сообщения	00	Длина сообщения
0B	06
01	Адрес устройства	01	Адрес устройства
10	Функциональный код	10	Функциональный код
00	Адрес первого регистра Hi байт	00	Адрес первого регистра Hi байт
00	Адрес первого регистра Lo байт	00	Адрес первого регистра Lo байт
00	Количество регистров Hi байт	00	Кол-во записанных рег. Hi байт
02	Количество регистров Lo байт	02	Кол-во записанных рег. Lo байт
04	Количество байт далее
00	Значение Hi AO0 байт
0A	Значение Lo AO0 байт
01	Значение Hi AO1 байт
02	Значение Lo AO1 байт

Состояние выхода AO0 поменялось на 00 0A hex, или в десятичной системе 10.

Состояние выхода AO1 поменялось на 01 02 hex, или в десятичной системе 258.

Модули с аналоговым выводом: ioLogik E1241, ET-7028, ADAM-6224

Наверх к оглавлению

Ошибки запроса Modbus TCP

Если после получения запроса устройство не может обработать его, то будет отослан ответ с кодом ошибки.

Ответ будет содержать измененный Функциональный код, его старший бит будет равен 1.

Пример:

Было	Стало
Функциональный код в запросе	Функциональный код ошибки в ответе
01 (01 hex) 0000 0001	129 (81 hex) 1000 0001
02 (02 hex) 0000 0010	130 (82 hex) 1000 0010
03 (03 hex) 0000 0011	131 (83 hex) 1000 0011
04 (04 hex) 0000 0100	132 (84 hex) 1000 0100
05 (05 hex) 0000 0101	133 (85 hex) 1000 0101
06 (06 hex) 0000 0110	134 (86 hex) 1000 0110
15 (0F hex) 0000 1111	143 (8F hex) 1000 1111
16 (10 hex) 0001 0000	144 (90 hex) 1001 0000

Пример запроса и ответ с ошибкой:

Байт	Запрос	Байт	Ответ
(Hex)	Название поля	(Hex)	Название поля
01	Идентификатор транзакции	01	Идентификатор транзакции
02	02
00	Идентификатор протокола	00	Идентификатор протокола
00	00
00	Длина сообщения	00	Длина сообщения
06	03
0A	Адрес устройства	0A	Адрес устройства
01	Функциональный код	81	Функциональный код с измененным битом
04	Адрес первого регистра Hi байт	02	Код ошибки
A1	Адрес первого регистра Lo байт
00	Количество регистров Hi байт
01	Количество регистров Lo байт

Расшифровка кодов ошибок

01	Принятый код функции не может быть обработан.
02	Адрес данных, указанный в запросе, недоступен.
03	Значение, содержащееся в поле данных запроса, является недопустимой величиной.
04	Невосстанавливаемая ошибка имела место, пока ведомое устройство пыталось выполнить затребованное действие.
05	Ведомое устройство приняло запрос и обрабатывает его, но это требует много времени. Этот ответ предохраняет ведущее устройство от генерации ошибки тайм-аута.
06	Ведомое устройство занято обработкой команды. Ведущее устройство должно повторить сообщение позже, когда ведомое освободится.
07	Ведомое устройство не может выполнить программную функцию, заданную в запросе. Этот код возвращается для не успешного программного запроса, использующего функции с номерами 13 или 14. Ведущее устройство должно запросить диагностическую информацию или информацию об ошибках от ведомого.
08	Ведомое устройство при чтении расширенной памяти обнаружило ошибку паритета. Ведущее устройство может повторить запрос, но обычно в таких случаях требуется ремонт.
10 (0A hex)	Шлюз неправильно настроен или перегружен запросами.
11 (0B hex)	Slave устройства нет в сети или от него нет ответа.

Наверх к оглавлению

Программы для работы с протоколом Modbus TCP

Ниже представлены программы, которые помогут легко взаимодействовать с устройствами Modbus TCP.

Modbus Master Tool с поддержкой Modbus RTU, ASCII, TCP. Скачать

Modbus TCP client с поддержкой Modbus TCP. Скачать

Наверх к оглавлению