#modbus rtu#基于modbus rtu通信協議串口通訊動態鏈接庫DLL V2.0

Clara楊

2016年3月10日 13:55

modbus rtu通信協議串口通訊動態鏈接庫DLL(以下簡稱DLL)，是為滿足工業通信需要，
針對工業領域要求上位機對PLC、工業儀表通訊實時采集與控制的組態編程而設計。

一、采用Delphi語言開發的標準串口通訊庫的基本特點

本DLL是采用Delphi語言開發的標準串口通訊庫，具有以下特點：
1)、遵循modbus rtu串口通訊協議(施耐德、西門子、臺達、永宏等品牌PLC及各類工業儀表等支持本協議)；
2)、實時性、可靠性好,通用性強;
3)、適用于多PLC聯網和上位機通信，滿足多方面的需要(聯網時可采用485總線式);
4)、函數接口功能全，操作簡單，支持modbus的大部分讀寫功能函數；
5)、附加實用轉換與讀取函數，易于快速開發(VC等非RAD開發環境的開發)；
6)、支持USB、PC擴展卡等擴展串口號;
7)、支持多種操作系統win9x/win2000/winXP(標注Win32 DLL);
8)、可在多種編程環境下使用，例如VB、VC、Delphi等開發環境。

9)、支持modbus rtu標準的功能代碼01、02、03、04、05、06、15、16且對相關功能代碼的讀取和寫如做了一些擴充更加符合工業自動化領域的工控軟件的開發，是廣大工控工程師的必備工具軟件。

二、modbus rtu通訊協議簡介

Modbus 協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構,而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如果回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。

當在一Modbus網絡上通信時，此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，決定
要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息并用Modbus協議發出。在其它網絡上，包含了Modbus協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網絡解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。
1、在Modbus網絡上轉輸
標準的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。控制器能直接或經由Modem組網。控制器通信使用主—從技術，即僅一設備(主設備)能初始化傳輸(查詢)。其它設備(從設備)根據主設備查詢提供的數據作出相應反應。典型的主設備：主機和可編程儀表。典型的從設備：可編程控制器。主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回一消息作為回應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應。Modbus協議建立了主設備查詢的格式：設備(或廣播)地址、功能代碼、所有要發送的數據、一錯誤檢測域。從設備回應消息也由Modbus協議構成，包括確認要行動的域、任何要返回的數據、和一錯誤檢測域。
如果在消息接收過程中發生一錯誤，或從設備不能執行其命令，從設備將建立一錯誤消息并把它作為回應發送出去。
2、在其它類型網絡上轉輸
在其它網絡上，控制器使用對等技術通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設備也可作為從設備。提供的多個內部通道可允許同時發生的傳輸進程。在消息位，Modbus協議仍提供了主—從原則，盡管網絡通信方法是“對等”。如果一控制器發送一消息，它只是作為主設備，并期望從從設備得到回應。
同樣，當控制器接收到一消息，它將建立一從設備回應格式并返回給發送的控制器。
3、查詢—回應周期
(1)、查詢
    查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執行何種功能。數據段包含了從設備要執行功能的任何附加信息。例
如功能代碼03是要求從設備讀保持寄存器并返回它們的內容。數據段必須包含要告之從設備的信息：從何寄存器開始讀
及要讀的寄存器數量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法。
(2)、回應
    如果從設備產生一正常的回應，在回應消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應。數據段包括了從設備
收集的數據：象寄存器值或狀態。如果有錯誤發生，功能代碼將被修改以用于指出回應消息是錯誤的，同時數據段包含
了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設備確認消息內容是否可用。

4、Modbus RTU模式

當控制器設為在Modbus網絡上以RTU(遠程終端單元)模式通信，在消息中的每個8Bit字節包含兩個4Bit的十六進制字符。這種方式的主要優點是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數據。

代碼系統

8位二進制，十六進制數0...9，A...F
消息中的每個8位域都是一個兩個十六進制字符組成

每個字節的位

    1個起始位
    8個數據位，最小的有效位先發送
    1個奇偶校驗位，無校驗則無
    1個停止位(有校驗時)，2個Bit(無校驗時)

錯誤檢測域
CRC(循環冗長檢測)

地址域

消息幀的地址域包含8Bit(RTU)。可能的從設備地址是0...247(十進制)。單個設備的地址范圍是1...247。主設備通過將要聯絡的從設備的地址放入消息中的地址域來選通從設備。當從設備發送回應消息時,它把自己的地址放入回應的地址域中，以便主設備知道是哪一個設備作出回應。地址0是用作廣播地址，以使所有的從設備都能認識。當Modbus協議用于更高水準的網絡，廣播可能不允許或以其它方式代替。

如何處理功能域

數據域是由兩個十六進制數集合構成的，范圍00...FF。根據網絡傳輸模式，這可以是由一RTU字符組成。從主設備發給從設備消息的數據域包含附加的信息：從設備必須用于進行執行由功能代碼所定義的所為。這包括了象不連續的寄存器地址，要處理項的數目，域中實際數據字節數。例如，如果主設備需要從設備讀取一組保持寄存器(功能代碼03)，數據域指定了起始寄存器以及要讀的寄存器數量。如果主設備寫一組從設備的寄存器(功能代碼10十六進制)，數據域則指明了要寫的起始寄存器以及要寫的寄存器數量，數據域的數據字節數，要寫入寄存器的數據。如果沒有錯誤發生，從從設備返回的數據域包含請求的數據。如果有錯誤發生，此域包含一異議代碼，主設備應用程序可以用來判斷采取下一步行動。在某種消息中數據域可以是不存在的(0長度)。例如，主設備要求從設備回應通信事件記錄(功能代碼0B十六進制)，從設備不需任何附加的信息。

三、DLL函數說明

modbus.DLL是王俊于2007年最新開發的基于施耐得modbus rtu 通訊協議的串口通訊鏈接庫。modbus.DLL專業版實現了對保持寄存器40001～4XXXX區數據讀寫（FCN03:讀、FCN16:寫，FCN06寫單個數據）;對邏輯線圈00001～0XXXX的讀寫（FCN01:讀取一組線圈，FCN05:強置單線圈，FCN15強置多線圈）；對輸入狀態10001～1XXXX的讀（FCN02）;對輸入寄存器30001～3XXXX的讀（FCN04）。

DLL中的主要函數：

ComOpen：打開串口

ComClose：關閉串口

FCN01：讀取一組線圈（00001～0XXXX）

FCN02：取得一組開關輸入狀態數據（10001～1XXXX）

FCN03：讀多個保持寄存器數據（40001～4XXXX）

FCN04：讀多個輸入寄存器數據（30001～3XXXX）

FCN05S：置位單線圈（00001～0XXXX）

FCN05R：復位單線圈（00001～0XXXX）

FCN06：預置單保持寄存器數據（40001～4XXXX）

FCN15：強置多線圈的通斷數據（00001～0XXXX）

FCN16：寫多個保持寄存器數據（40001～4XXXX）

FCN16_xSet：單保持寄存器的0～15相應位的置位（40001.0－40001.15～4XXXX.0－4XXXX.15）

FCN16_xReset：單保持寄存器的0～15相應位的復位（40001.0－40001.15～4XXXX.0－4XXXX.15）

FCN16_xSetReset：單保持寄存器的0～15相應位的置復位（40001.0－40001.15～4XXXX.0－4XXXX.15），
指使相應的位短時間通斷一次（約通60ms）

ComTrue：讀取DLL中的串口是否備有效打開

CinBin：字中相應的位的狀態抽取

1、打開串口

Function ComOpen(nport,BaudRate,DataBits,Parity,StopBits:longint;User:Pchar):longint;stdcall;

參數：nport: 打開串口號，取值為1～8，代表COM1～COM8;

      BaudRate：波特率，取值為：1200、2400、4800、9600、19200、38400；
      DataBits：數據位，取值為5、6、7、8；

Parity：校驗位，取值1(代表Even)、取值2(代表Odd)、取值3(代表Mark)、取值4(代表Space)、取值5(代表None)；
StopBits：停止位，取值1(代表1位停止位)、取值2(代表2位停止位)、取值3(代表1.5位停止位)；

User:DLL授權用戶名;

返回值：長整型，操作成功返回“1”或“2”；1表示注冊授權用戶，2表示用戶未注冊；

操作不成功返回為“0”時的原因：1)、串口不存在或被占用; 2)、DLL注冊授權不正確。

注：本DLL用戶不注冊除了下面說明的功能限制外沒有其他限制，未注冊用戶請使用特定用戶名：wangjun。

注冊用戶功能上無任何限制，且將得到永久的軟件使用和更新升級服務；

使用舉例：

Delphi：ComOpen(1,9600,8,1,1,Pchar('wangjun')) , 打開COM1口。

VB：ComOpen(1,9600,8,1,1,"wangjun") , 打開COM1口。(注：下面的示例都以VB調用形式給出)

2、關閉串口

Function ComClose(nport:longint):longint;stdcall;

參數：nport: 串口號，取值為1～8，代表COM1～COM8;

返回值：長整型，操作成功返回“1”，否則返回“0”;

使用舉例：

ComClose(1) ，關閉打開的COM1口。

3、modbus相應功能碼所對應的讀取功能函數。

1)、01功能碼位元件的讀取(讀取一組線圈)

Function FCN01(nport,node,address,Count:longint):Pchar;stdcall;

參數：

nport: 串口號，取值為1～8，代表COM1～COM8;

node： modbus從站號，取值1～255；

address: 元件地址，取值范圍從00001~0XXXX地址區(邏輯線圈)值(你要讀標準modbus的00001地址這個值為0000，依次類推)

Count: 讀取的位元件個數，一次最多讀取1000個但不能超出尋址范圍；

返回值： 16進制字符串數據,字符串數據的終止符為"@";

使用舉例：

FCN01(1,1,19,37),由COM1讀取modbus 1號從站00020～00056(標準modbus地址)的位狀態值，返回值為“CD6BB20E1B@”

則表示27~20:CD, 35~28:6B, 43~36:B2, 51~44:0E, 56~52:1B；

字節值與實際的位狀態值對應參考(其他位功能函數的說明不再重復本內容)：

位地址：    |27 |26 |25 |24 |23 |22 |21 |20 |35 |34 |33 |32 |31 |30 |29 |28 |
            －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
各位賦值:   |1  |1  |0  |0  |1  |1  |0  |1  |0  |1  |1  |0  |1  |0  |1  |1  |
            －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
16進制串：  | C | D | 6 | B |
            －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

不足8位的位組的狀態值參考：

位地址：    | 56 | 55 | 54 | 53 | 52 |
            －－－－－－－－－－－－－
各位賦值:   | 0  | 1  | 0  | 1  | 1  |
            －－－－－－－－－－－－－
16進制串：  | 1  |         B         |
            －－－－－－－－－－－－－

在讀取錯誤或不能讀取的情況下返回“Error@”

注：沒有注冊的用戶只能讀取00001～00006范圍的狀態值；

2)、02功能碼位元件的讀取(取得一組開關輸入狀態數據)

Function FCN02(nport,node,address,Count:longint):Pchar;stdcall;

參數：

nport: 串口號，取值為1～8，代表COM1～COM8;

node： modbus從站號，取值1～255；

address: 元件地址，取值范圍從10001~1XXXX地址區(開關輸入狀態)值(你要讀標準modbus的10001地址這個值為0000，依次類推)

Count: 讀取的位元件個數，一次最多讀取1000個但不能超出尋址范圍；

返回值： 16進制字符串數據,字符串數據的終止符為"@";

使用舉例：

FCN02(1,1,196,22),由COM1讀取modbus 1號從站10197～10218(標準modbus地址)的位狀態值，返回值為“ACDB35@”