PAAppendix3Modbus Serial Protocol definition A1.docx
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PAAppendix3ModbusSerialProtocoldefinitionA1
无锡地铁2号线综合监控系统
WUXILINE2ISCSPROJECT
附件三:
Modbus串口协议描述
ISCS-PAInterfaceControlDefinitionAPPENDIX3MODBUSSERIALPROTOCOLDEFINITION
TableofContents目录
Appendix3MODBUSSERIALPROTOCOLDEFINITION附录三MODBUS串行协议定义5
A3.1INTRODUCTION 简介5
A3.2INTERFACEDESCRIPTION接口描述7
A3.3EXCHANGES 信息交换8
A3.4FRAMEFORMAT结构模式9
A3.4.1THEADDRESSFIELD 地址字段9
A3.4.2THEFUNCTIONCODEFIELD 功能码字段9
A3.4.3DATAFIELD 数据字段11
A3.4.4THECRCFIELD（CYCLICREDUNDANCYCHECK CRC字段（循环冗余校验码）11
A3.4.5DETAILSONTHEBYTEANDWORDFORMATE 位和字节格式的详细情况12
A3.4.5.1BYTE字节12
A3.4.5.1.1BYTEFORMATE 字节的格式12
A3.4.5.1.2BYTETRANSMISSION 字节传输12
A3.4.5.2WORD word14
A3.4.5.2.1WORDFORMATE word格式14
A3.4.5.2.2WORDTRANSMISSIONword传送14
A3.5MESSAGETYPES 信息类型14
A3.5.1QUARYTOREADNWORDS（IN） 查询读取Nword（包含）16
A3.5.1.1FORMATOFTHEMASSAGE（QUERYANDRESPONSE） 消息格式（查询和响应）16
A3.5.1.2FORMATEOFTHEDATAINTHERESPONSEMESSAGE 数据响应消息的格式17
A3.5.2QUERYTOWRITENWORDS（OUT）查询写出Nword（输出）18
A3.5.2.1FORMATOFTHEDATAINTHEQUERYMESSAGE 数据查询信息的格式18
A3.5.2.2FormatoftheDATAintheResponsemessage 数据信息的反应格式19
A3.5.3RESPONSEMESSAGEWITHEXCEPTIONCODE 消息响应的异常代码20
A3.5.3.1FORAMTOFTHEMESSAGE（EXCEPTIONRESPONSE） 消息（异常反应）的格式21
A3.5.3.2FORMATOFTHEDATAINTHEEXCEPTIONRESPONSEMESSAGE 数据异常响应消息的格式21
A3.6ERRORS 错误23
A3.6.1GENERAL 一般错误23
A3.6.2COMMUNICATIONERROR 通讯错误23
A3.6.3MESSAGEERROR 信息错误24
A3.6.4CRCCALCULATION 循环冗余码校检的计算25
A3.7MonitoringandcontrolDataIdentification监控数据和控制数据28
A3.7.1DATAFLOWS数据流37
A3.7.2CONTROLDATAFLOWFROMOCC来自OCC的控制数据流37
A3.7.3PATABLEASSIGNMENTPA任务表38
A3.7.3.1PAHOLDINGREGISTERFORCONTROLCOMMAND（FUNCTIONCODE=0x10）PA控制命令的保持存储器（功能码=0x10）38
A3.7.3.2PAINPUTREGISTERFORSTATUSMONITORING（FUNCTIONCODE=0x04）PA状态监控的输入存储器（功能码=0x04）38
A3.7.3.3ZONEIDTABLE区域编号表40
A3.7.3.4MESSAGEIDTABLE消息编号表42
A3.7.3.5PriorityTABLE优先级编号表（MFT编号）42
A3.7.3.6PASIGNALSOURCEID语音信号源编号43
A3.7.3.7CyclicBroadcast循环广播44
A3.7.3.8PAHOLDINGREGISTERFORSIGMessage（FUNCTIONCODE=0x10）发送XH信息至PA（功能码=0x10）（车站）44
A3.7.4PollMESSAGETOPA（FUNTCTIONCODE=0x04）到PA的轮询消息（功能码=0x04）46
A3.7.5CONTROLMESSAGETOPA（FUNTCTIONCODE=0x10）到PA的控制消息（功能码=0x10）46
A3.7.5.1GROUPPABROADCASTMESSAGECONSTRUCTION/SINGLEPABROADCASTMESSAGECONSTRUCTION群组语音广播消息构成/单一语音广播消息构成46
A3.7.5.2PREDEFINEDMESSAGEANNOUNCEMENT预录消息通知48
A3.7.5.3LIVEMESSAGEANNOUNCEMENT实时消息通知49
A3.7.5.4CyclicPREDEFINEDMESSAGEANNOUNCEMENT循环消息通知49
A3.7.5.5LINEBROADAST（BackgroundMusic）线路广播（背景音）49
A3.7.5.6MONITORBROADAST监听广播50
A3.7.5.7STOPMONITORBROADAST停止监听广播50
A3.7.5.8StopBroadcast停止预录广播50
A3.7.5.9StopBroadcast停止话筒广播50
A3.7.5.10StopBroadcast关闭背景音广播51
A3.7.5.11SendXHplatforminformation发送XH到站信息51
A3.7.5.12ForwardFASinformation转发火灾信息51
A3.7.6MONITORINGMESSAGETOPA（FUNCTIONCODE=0x04）到PA的监视消息（功能码=0x04）52
TableofFigures
Figure31:
ApplicationLayerModelwithreferencetoOSIModel（FigurefromMODBUS.org）参照OSI模型的应用层模型（图表来自MODBUS.org）6
Figure32:
InterfaceDiagram接口图7
Figure33:
AlgorithmtocalculatetheCRC 计算CRC的算法27
Figure34:
OCCControlDataFlowOCC控制数据流（PA提供实际控制路径图）37
Figure35:
ControlCommandforPredefinedMessageAnnouncement预设控制命令52
TableofTables
Table31:
数据格式7
Table32:
结构模式9
Table33:
MODBUSFunctionCode10
Table34:
MODBUS通信功能码10
Table35:
ByteFormat12
Table36:
字节格式12
Table37:
BitOrder13
Table38:
位顺序13
Table39:
WordFormat14
Table310:
word格式14
Table311：
QueryExample16
Table312：
问询举例16
Table313:
回复消息17
Table314：
数据查询信息的格式18
Table315：
CommandMessage18
Table316：
问询消息19
Table317：
ResponseMessage19
Table318:
答复消息20
Table319：
Formatofthemessage（ExceptionResponse）21
Table320：
消息（异常反应）的格式21
Table321FormatoftheDATAintheExceptionResponsemessage21
Table322：
数据异常响应消息的格式21
Table323:
ExceptionErrorCode22
Table324:
异常错误代码表23
Table325:
PAannouncementfunction28
Table326:
PA广播功能28
Table327:
RequirementClassification32
Table328：
需求分类36
Table329:
PA保持存储器38
Table330:
PA车站输入存储器39
Table331:
区域编号表40
每个站用4个字节表示28个广播区Table332:
详细区域编号表42
Table333:
消息编号表42
Table334:
操作员编号表43
Table335:
语音信号源编号表44
Table337:
激活循环广播44
Table338:
循环广播次数44
Table312：
轮询举例46
Table313:
回复消息46
Table316：
广播控制47
Table318:
PA回复47
Table316：
广播控制48
Table318:
PA回复48
Appendix3MODBUSSERIALPROTOCOLDEFINITION
附录三MODBUS串行协议定义
INTRODUCTION 简介
MODBUSisanapplicationlayermessagingprotocol,positionedatlevel7oftheOSImodel,
whichprovidesclient/servercommunicationbetweendevicesconnectedondifferenttypesof
busesornetworksasshowninfigurebelow.
Itiscurrentlyimplementedusing:
ØTCP/IPoverEthernet（TCP/IPMODBUSProtocol）.DetailsrefertoModbus.org:
MODBUSMessagingImplementationGuideV1.0a.
ØAsynchronousserialtransmissionoverRS232/RS422/RS485（SerialModbusProtocol.）
ØMODBUSPLUS,ahighspeedtokenpassingnetwork.
OnlyasubpartoftheMODBUSprotocoldefinedbyMODICONCompanyisused.Thissubpartislimitedto:
∙TheMODBUSprotocolinRTU（orbinary）mode.
∙Asetoffourmessages（pleaserefertoTheFUNCTIONCODEfield）
∙TheprocessingoferrorcodesbytheMaster.
ThisdocumentdescribesthesubpartoftheprotocolusedbytheFEPandincludesthefollowinginformation:
∙Theinterfacedescription
∙Theprincipleofexchanges
∙Theframeformat
∙TheFunctionCodeandtheDatafieldforeachtypeofmessage
MODBUS是一个应用层通讯协议，位于OSI模型的第七层，提供设备之间使用不同总线或者网络链接的客户端/服务器通信，如下图所示。
目前所使用的有：
Ø通过RS232/RS422/RS485的异步串行传输（串行Modbus协议。
）
ØMODBUSPLUS,高速令牌传递网络。
只使用了部分MODICON公司所定义的的MODBUS协议，只限于：
∙MODBUS协议RTU（或二进制）模式。
∙四条信息word（请参阅功能码区域）
∙主机处理错误代码。
本文件介绍了FEP所使用的部分协议，包括以下信息：
∙接口描述
∙交换原则
∙数据结构?
号是什么意思
∙对每一类信息的功能码和数据字段
Figure31:
ApplicationLayerModelwithreferencetoOSIModel（FigurefromMODBUS.org）
参照OSI模型的应用层模型（图表来自MODBUS.org）
INTERFACEDESCRIPTION接口描述
TheMODBUSSERIALprotocolisusedtoexchangedata（bitsandwords）betweenaMaster（FEP）andaSlave（PA）.Atransactionisasequenceofmessagesbetweenthesetwosystems.Atransactionmustbecompletedbeforestartinganotherone.
MODBUS串口通信协议是主机（FEP）与从机（PA）之间用于交换数据（字节和字符）的。
一个交换是主从系统之间的序列信息。
完成一个信息交换才可以开始下一个。
Figure32:
InterfaceDiagram接口图
数据长度
8位
Startbit
1
停止位
1位
校验位
EvenParity
数据流控制
None
传输速率
9600bps
从机地址
0xB1
Table31:
数据格式
EXCHANGES 信息交换
ThecontrollerscommunicatewitheachotherbyusingaMaster-Slavetechnique,inwhichonlyonedevice（theMaster）caninitiateatransaction（called"queries"）.Theotherdevices（theSlaves）respondbysupplyingtherequesteddatatotheMaster,andthentakeinaccounttheactionrequestedinthequery.
Theelementsoftheconfiguration,MasterandSlave,areconnectedwithRS485seriallink.
TheFEPisalwaysMastersfortheinterfacingsubsystem.ThatmeansonlytheFEPcaninitiatethequeries.
控制器使用主从技术通信，只有一个设备（主机）可以发起传输（简称“查询”）。
其它的设备（从机）作出响应，提供所需要的数据到主机，然后执行查询中要求的行动。
部件的配置，主机与从机之间由RS485串行链路链接。
FEP总是子系统接口的主机。
这意味着只有FEP可以发起询问。
WhenthereisaproblemoftransmissionbetweentheMasterandtheSlave（noResponseforexample）,theMasterhastosendtheQueryagain.AlinkisdeclaredasfailedafterN**successivetransmissionerrors.
Formoreinformationonerrordetectionpleasereferinsection6.
**isaconfigurableparameter.
当主机与从机之间的传输发生问题时（例如：
没有反应），那么主机会再次发送查询命令，在N**连续传输错误后宣布链接失败。
欲了解更多有关错误检测，请参阅第6节。
**是一个配置参数
FRAMEFORMAT结构模式
ThemessagesexchangedbetweentheMasterandtheSlavehasthefollowingstructureinRTUmode:
主机与从机之间的信息交换，在RTU模式下具有以下的结构：
开始
从机地址
功能码
数据
校验码
结束
3.5个字符沉默时间
8位
8位
Nx8位
16位
3.5个字符沉默时间
Table32:
结构模式
ThesizeoftheSerialMODBUSmessageislimitedbythesizeconstraintonModbusProtocolonSerialLinenetwork;maximummessagesize=256bytes.
串口MODBUS消息长度受MODBUS串口协议限制，最大的消息长度为256个字节。
因此MODBUS串口消息长度=256-服务器地址（1个字节）-CRC（2个字节）=253个字节
MODBUS使用大端字节序编码表示地址及数据。
当一串数据大于一个字节被发送时，最高有效位的字节最先发送。
例如：
Registersize
寄存器长度
Value
值
Description
描述
16-bits
0x1234
thefirstbytesentis0x12then0x34
THEADDRESSFIELD 地址字段
The"ADDRESS"fieldgivestheaddressoftheSlave.
∙Size
:
8bits
∙Value
:
theADDRESS（1-247）dependsoftheApplication
该“地址”字段所给出的是从机的地址：
∙大小
:
8bits
∙值
:
从站地址（1~247）
THEFUNCTIONCODEFIELD 功能码字段
TheFUNCTIONCODEfieldindicatesthecodeoftheactiontoperform（fromMastertoSlave）orperformed（fromSlavetoMaster）.
Master（Query）:
theFUNCTIONCODEintheQuery（byMaster）tellstheaddressedSlavedevicewhatkindofactiontoperform.
Slave（Response）:
IftheSlavemakesanormalResponse,theFUNCTIONCODEintheResponseisanechooftheFUNCTIONCODEintheQuery.Ifanerroroccurs,theFUNCTIONCODEismodifiedtoindicatethattheResponseisanerrorResponse
∙Size
:
8bits
∙Value
:
Refertothefollowingtable
FUNCTIONCODE
Name
02
ReadInputStatus（readnbits）
04
ReadInputsRegisters（readnwords）
15（0FinHex）
ForcemultipleCoils（writenbits）
16（10inHex）
Presetmultipleregisters（writenwords）
Table33:
MODBUSFunctionCode
ForFEP–PAinterface,Functioncode0x04and0x10willbeused.
功能码字段表明了执行的命令（从主机到从机）或者执行（从从机到主机）的代码。
主机（查询）：
查询中的功能码（由主机发出的）告诉该地址的从机执行某种word。
从机（响应）：
如果从机正常回应，回应的功能码是一个查询功能码的回声。
如果出现错误，该功能码将被修改，以表明是一个出错的返回信息。
∙大小
:
8bits
∙值
:
在下列表格中给出
功能码
名称
02
读取输入状态（读n位）
04
读取输入寄存器（读n字）
15（十六进制0F）
强制多线圈（写入n位）
16（十六进制10）
预设多线圈寄存器（写入n位）
Table34:
MODBUS通信功能码
对于FEP-PA接口，将使用0x04和0x10功能码。
DATAFIELD 数据字段
ThisDATAfieldcontainsthedataexchangedbetweenMasterandSlave.
Master（Qu
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