高速机电 | 基于Modbus的高速公路机电设备通讯协不能瞎定义

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最近我们开了一个针对集水坑的水位监测设备，设备本身没什么技术含量，主要是增加公司的自研产品比例（高新企业要求），在研发人员定义通信协议的时候我发现了协议规范性问题，那下面就来谈谈这个基础知识点。

01 modbus的基础知识

modbus作为工控领域的标准通讯协议规则，是研发人员耳熟能详的，很多研发人员也开发过。

这个协议主要是针对RS485串口下多设备连接的环境定义而来，485串口接主站（例如电脑/PLC/触摸屏），所有仪表传感器全部并联485总线，靠Modbus设备地址ID区分每一台设备。

关键点是，1）Modbus设备地址ID（1～247，每个设备地址必须不一样）；2）全部A接A、B接B，并联在同一条485线上，不用单独串口。

主站串口发指令去找地址1的设备读取数据，那么只有地址1设备应答，其他设备自动忽略，完全不会错乱混淆。

平时我们说的485地址，建议统一称为Modbus设备地址，以避免歧义。

这里面还有一个寄存器的地址，是区分设备里面的哪个数据（温度、电流、电压等）。

大白话举例一下，485总线看成一条走廊，Modbus设备地址就是房间门牌号，那么寄存器地址就是房间里的柜子编号。

02 工控四遥

工控四遥也就是工业标准四遥：遥测、遥信、遥控、遥调。工控四遥在全国电力、工控、自动化全都统一这么叫、这么用，所以必须理解。

遥测（YC）是远程看数值的，远程测量模拟量数据，连续变化的数值，例如电压、电流、功率、温度、压力、流量、转速、水位。

遥信（YX）是远程看开关状态的，远程看开关量、开关状态，只有两种状态：开/关、合/分，例如断路器分合闸、阀门开关、风机启停、设备故障报警、刀闸状态。

遥控（YK）是远程手动控制开关的，远程下发指令控制设备启停、分合开关，只做开关类操作，一次性动作。例如隧道里面的风机控制、车道指示器控制。

遥调（YT）是远程调整参数大小，遥控是开关，遥调是调大小、调数值。例如隧道里面的无极调光系统，调整照度。

一般来说，遥测是读寄存器数值，遥调是读/写寄存器数值。，遥信、遥控是读/写开关线圈状态。

总结一下就是：遥测是读取连续变化数值（电压、电流、温度）；遥信是读取两种状态（开关、故障信号）；遥控是下发开关命令（开机、关机、合闸断电）；遥调是修改参数（调速、调压、调温）。

03 线圈与寄存器

线圈（Coil）只有两种状态：0和1，代表类型有开关、启停、开合、故障有无等等，对应工控里的遥信、遥控，就是纯开关量，只有两种结果，没有中间数值。

寄存器（Register）存具体数字数值，可以是0、5、220、36.5、1000任意数，代表类型有电压、电流、温度、压力、频率、功率等等，对应工控里的遥测、遥调，一般来说是模拟量，连续变化的大小数值。

看着都是地址，本质上完全是两回事，绝对不能混用和乱用。

在PLC编程习惯中，常使用带前缀的地址来表示不同数据区：0xxxx表示线圈，3xxxx表示输入寄存器，4xxxx表示保持寄存器。但在Modbus协议报文中，实际传输的是不带前缀的原始地址（0~65535）。设计时应明确内部地址映射规则。

输入寄存器是只读测量数值，只能读、不能改。

保持寄存器是可读写设定数值。

其中寄存器是存16位整数，32位数据需拆分为两个寄存器，能存几百几千的具体数值

简单地说就是线圈常用于遥信（看开关状态）和遥控（远程开关停），寄存器常用于遥测（读温度电压）和遥调（改频率参数）。

虽然保持寄存器通常可读可写，但若用于存储遥测值（只读数据），应在协议中明确禁止写入，设备收到写请求时返回异常码。

04 功能码

地址确定好了，那么开始确定功能码，这也是有规则的，不能随意瞎定义。

遥测（YC） 是现场采集的实时测量值（如当前水位），应当是只读的，不应被远程修改。优先用功能码04读输入寄存器；若用03则必须分配只读保持寄存器。

遥调（YT） 是下发的设定值或目标参数（如水位上限），通常需要可读可写，用于调整。采用功能码03读保持寄存器，读取设定参数。采用功能码06/16写保持寄存器，修改设定参数。

遥信（YX）是远程读取开关状态，只读。 推荐使用功能码02读取离散输入。若设备没有离散输入区，可使用功能码01读线圈（但需约定禁止写入）。

遥控（YK）是远程下发开关命令。采用功能码05（单个）或15（多个）写入线圈。线圈值 0xFF00 表示“合/开/启动”，0x0000 表示“分/关/停止”。 遥控地址与遥信地址可独立分配，也可共用（写后通过遥信读取确认）。

05 总结

只看不碰是遥测遥信，动手控制是遥控遥调。

遥测看数值，遥信看状态，遥控控开关，遥调改参数。

02读遥信（或01），04读遥测，03读遥调（或只读遥测），05/15控开关，06/16改遥调。