Modbus: различия между версиями
Kilpio (обсуждение | вклад) |
Kilpio (обсуждение | вклад) |
||
| Строка 52: | Строка 52: | ||
===Адреса и номера регистров=== | ===Адреса и номера регистров=== | ||
В стандарте Modbus для каждого из четырех типов регистров используются разные таблицы с номерами 0,1,3,4. Таким образом, регистр определенного типа с определенным номером (иначе его называют физическим адресом) имеет свой адрес в соответствующей таблице. Это историческое наследие протокола вносит путаницу в понимание, по какому же адресу обратиться к регистру с нужным номером. Чаще всего указываются номера регистров, как, например для устройств Wiren Board. | В стандарте Modbus для каждого из четырех типов регистров используются разные таблицы с номерами 0,1,3,4. Таким образом, регистр определенного типа с определенным номером (иначе его называют физическим адресом) имеет свой адрес в соответствующей таблице. Это историческое наследие протокола вносит путаницу в понимание, по какому же адресу обратиться к регистру с нужным номером. Более того, понятия "адрес" и "регистр" могут применяться производителем произвольно. Чаще всего указываются номера регистров, как, например для устройств Wiren Board. | ||
{|class="wikitable" align="center" | {|class="wikitable" align="center" | ||
! Таблица || Номер таблицы || Начальный логический адрес || Номер регистра (физический адрес) || Диапазон логических адресов | ! Таблица || Номер таблицы || Начальный логический адрес || Номер регистра (физический адрес) || Диапазон логических адресов | ||
| Строка 69: | Строка 69: | ||
|} | |} | ||
В некоторых устройствах применяются более короткие логические адреса (.0001-.9999), и для адреса используется 5, а не 6 цифр. | |||
Иногда в описаниях устройства указываются только логические адреса. Например, coil-регистр 0 имеет адрес 000001, регистр ввода 4 -- 400005 и т.д. | |||
В готовых шаблонах устройств контроллера Wiren Board 5 есть шаблон для однофазного счетчика SDM220(/usr/share/wb-mqtt-serial/templates/config-sdm220.json). В документации от производителя "Eastron SDM | В готовых шаблонах устройств контроллера Wiren Board 5 есть шаблон для однофазного счетчика SDM220(/usr/share/wb-mqtt-serial/templates/config-sdm220.json). В документации от производителя "Eastron SDM | ||
220 Modbus Smart Meter Modbus Protocol Implementation V1.0" перечислены | 220 Modbus Smart Meter Modbus Protocol Implementation V1.0" перечислены регистры и соответствующие им измеряемые параметры, например: | ||
{|class="wikitable" align="center" | |||
! Таблица || Address (Register)|| Description || Units || Modbus Protocol Start Address Hex (Hi Byte Lo Byte) | |||
|- | |||
! 30001 | |||
| Line to neutral volts. || Volts || 0 || 000001-065535 | |||
|- | |||
! Дискретные входы (Discrete Inputs) | |||
| 1 || 100001 || 0 || 100001-165535 | |||
|- | |||
! Регистры хранения (Holding Registers) | |||
| 3 || 300001 || 0 || 300001-365535 | |||
|- | |||
! Регистры ввода (Input Registers) | |||
| 4 || 400001 || 0 || 400001-465535 | |||
|} | |||
Версия 11:46, 7 декабря 2016
Для управления WB-MR14 используется протокол Modbus с открытой спецификацией. Это протокол прикладного (седьмого) уровня модели OSI, он служит для обмена данными, чаще всего между устройствами автоматизации и реализован в виде "протокола ответов на запросы (request-reply protocol)".
В устройствах Wirenboard данные Modbus передаются по последовательным линиям связи RS-485. В последовательных линиях связи протокол RS-485 полудуплексный и работает по принципу «клиент-сервер». Каждое устройство в сети имеет адрес от 1 до 247, адрес 0 используется для широковещательной передачи данных всем устройствам, а адреса 248–255 считаются зарезервированными согласно спецификации Modbus, их использование не рекомендуется.
Ведущее устройство ("мастер", или "клиент") периодически опрашивает "ведомое", или "сервер". Ведущее устройство не имеет адреса, передача сообщений от устройства-сервера ведущему без запроса ведущего в протоколе не предусмотрена.
Пакет данных Modbus выглядит, как это показано на рисунке. PDU (Protocol Data Unit) — общая часть пакета MODBUS, включающая код функции и данные пакета. ADU (Application Data Unit) — полный пакет MODBUS. Включает в себя специфичную для физического уровня часть пакета и PDU. Для последовательных линий в заголовке ADU передается адрес устройства, а в конце — контрольная сумма CRC16. Максимальный размер ADU в последовательных коммуникационных линиях составляет 253 байта (из максимальных, разрешенных спецификацией 256 байт вычитается 1 байт адреса и два байта контрольной суммы). Для справки — в Modbus TCP максимальная длина пакета составляет 260 байт.
Функция кодируется одним байтом и определяет, какое действие должно выполнить устройство-сервер. Значение кодов функций лежат в диапазоне от 1 до 255, причем коды от 128 до 255 зарезервированы для сообщений об ошибках со стороны устройства-сервера. Код 0 не используется. Размер блока данных может варьироваться от нуля до максимально допустимого. Если обработка запроса прошла без ошибок, то устройство-сервер возвращает пакет ADU, содержащий запрошенные данные.
При возникновении ошибки устройством возвращается код ошибки. В случае обычной транзакции код функции в ответе возвращается без изменений; в случае ошибки старший бит кода функции устанавливается в единицу (то есть код функции + 0x80)
Стоит определить таймаут ожидания ответа от ведомого устройства — бессмысленно долго ждать ответ, который, возможно, из-за какой-то ошибки никогда и не придет.
Структуры данных Modbus
В Modbus принято кодировать адреса и данные в формате big-endian, то есть в формате, когда байты следуют, начиная со старшего: например, при передаче шестнадцатеричного числа 0x1234 сначала устройством будет принят байт 0x12, а затем — 0x34. Для передачи данных другого типа, например, чисел с плавающей запятой, строк, даты и времени суток и т.п. производитель может выбрать свой собственный способ кодирования — для расшифровки получаемых данных важно ознакомится со спецификацией производителя устройства.
Модель данных Modbus
Обмен данными с Modbus-устройствами происходит через регистры. В протоколе Modbus определяется четыре типа регистров, показанных в таблице:
| Таблица | Размер | Тип доступа |
|---|---|---|
| Регистры флагов (Coils) | 1 бит | чтение и запись |
| Дискретные входы (Discrete Inputs) | 1 бит | только чтение |
| Регистры хранения (Holding Registers) | 16-битное слово | чтение и запись |
| Регистры ввода (Input Registers) | 16-битное слово | только чтение |
Регистры флагов(Coils) хранят однобитные значения - то есть могут находится в состоянии 0 или 1. Такие регистры могут обозначать текущее состояние выхода (включено реле). Название "coil" буквально и означает обмотку-актюатор электромеханического реле. Регистры флагов допускают как чтение, так и запись.
Дискретные входы (Discrete Inputs) также являются однобитными регистрами, описывающими состояние входа устройства (например подано напряжение -- 1). Эти регистры поддерживают только чтение.
Регистры хранения (Holding Registers) и регистры ввода (Input Registers) представлены двухбайтовым словом и могут хранить значения от 0 до 65535 (0x0000 -- 0xFFFFF). Регистры ввода допускают только чтение (например, текущее значение температуры). Регистры хранения поддерживают как чтение, так и запись (для хранения настроек). В настоящее время во многих устройствах, в частности в устройствах Wiren Board, эти регистры не разделяются. Команды на чтение регистра хранения N и регистра ввода N обратятся к одному и тому же значению в адресном пространстве устройства.
Адреса и номера регистров
В стандарте Modbus для каждого из четырех типов регистров используются разные таблицы с номерами 0,1,3,4. Таким образом, регистр определенного типа с определенным номером (иначе его называют физическим адресом) имеет свой адрес в соответствующей таблице. Это историческое наследие протокола вносит путаницу в понимание, по какому же адресу обратиться к регистру с нужным номером. Более того, понятия "адрес" и "регистр" могут применяться производителем произвольно. Чаще всего указываются номера регистров, как, например для устройств Wiren Board.
| Таблица | Номер таблицы | Начальный логический адрес | Номер регистра (физический адрес) | Диапазон логических адресов |
|---|---|---|---|---|
| Регистры флагов (Coils) | 0 | 000001 | 0 | 000001-065535 |
| Дискретные входы (Discrete Inputs) | 1 | 100001 | 0 | 100001-165535 |
| Регистры хранения (Holding Registers) | 3 | 300001 | 0 | 300001-365535 |
| Регистры ввода (Input Registers) | 4 | 400001 | 0 | 400001-465535 |
В некоторых устройствах применяются более короткие логические адреса (.0001-.9999), и для адреса используется 5, а не 6 цифр.
Иногда в описаниях устройства указываются только логические адреса. Например, coil-регистр 0 имеет адрес 000001, регистр ввода 4 -- 400005 и т.д. В готовых шаблонах устройств контроллера Wiren Board 5 есть шаблон для однофазного счетчика SDM220(/usr/share/wb-mqtt-serial/templates/config-sdm220.json). В документации от производителя "Eastron SDM 220 Modbus Smart Meter Modbus Protocol Implementation V1.0" перечислены регистры и соответствующие им измеряемые параметры, например:
| Таблица | Address (Register) | Description | Units | Modbus Protocol Start Address Hex (Hi Byte Lo Byte) |
|---|---|---|---|---|
| 30001 | Line to neutral volts. | Volts | 0 | 000001-065535 |
| Дискретные входы (Discrete Inputs) | 1 | 100001 | 0 | 100001-165535 |
| Регистры хранения (Holding Registers) | 3 | 300001 | 0 | 300001-365535 |
| Регистры ввода (Input Registers) | 4 | 400001 | 0 | 400001-465535 |