在使用Modbus協(xié)議編程的時(shí)候，會(huì)遇到諸如40001、10001之類的地址，這究竟是代表什么意思呢？昌暉儀表來(lái)談?wù)凪odbus協(xié)議的數(shù)據(jù)模型和地址模型，這樣大家就能理解這個(gè)問(wèn)題。

1、Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)模型
數(shù)據(jù)模型是對(duì)可訪問(wèn)數(shù)據(jù)的一種抽象，Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)模型定義了四種可訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，分別是：
◆離散量輸入(Discrete Input)；
◆線圈(Coils)；
◆輸入寄存器(Input registers)；
◆保持寄存器(Holding registers)；
其中，離散量輸入和線圈只支持以位(bit)的方式進(jìn)行訪問(wèn)，輸入寄存器和保持寄存器只支持以字(WORD)的方式進(jìn)行訪問(wèn)；離散量輸入和輸入寄存器只支持以只讀的方式進(jìn)行訪問(wèn)，而線圈和保持寄存器既可以讀也可以寫(xiě)。

數(shù)據(jù)模型中成員的特點(diǎn)如下面的表格所示：
Modbus協(xié)議定義的數(shù)據(jù)模型

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區(qū)塊               訪問(wèn)長(zhǎng)度      訪問(wèn)方式    說(shuō)明

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離散量輸入     位(bit)         只讀            數(shù)據(jù)由IO系統(tǒng)提供
線圈               位(bit)         讀/寫(xiě)           可通過(guò)應(yīng)用程序改寫(xiě)
輸入寄存器     字(word)     只讀            數(shù)據(jù)由IO系統(tǒng)提供
保持寄存器     字(word)     讀/寫(xiě)           可通過(guò)應(yīng)用程序改寫(xiě)

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既然數(shù)據(jù)模型是一種抽象，在實(shí)際使用時(shí)必須將其映射到真實(shí)的物理存儲(chǔ)區(qū)才能被訪問(wèn)。

Modbus協(xié)議允許設(shè)備將四種數(shù)據(jù)分別映射到不同的存儲(chǔ)區(qū)塊中，各個(gè)區(qū)塊之間相互獨(dú)立，使用不同的功能碼可讀取到不同的數(shù)值，如下圖所示：
 
圖1 Modbus數(shù)據(jù)模型映射到不同的存儲(chǔ)區(qū)塊

Modbus協(xié)議也允許設(shè)備將四種數(shù)據(jù)映射到同一存儲(chǔ)區(qū)塊中，這樣通過(guò)不同的功能碼讀取數(shù)據(jù)可能會(huì)得到相同的數(shù)據(jù)(比如：輸入寄存器和保持寄存器為同一物理區(qū)塊)，如下圖所示：
 
圖2 Modbus數(shù)據(jù)模型映射到同一區(qū)塊

數(shù)據(jù)模型中的每一種數(shù)據(jù)都最多允許有65536個(gè)元素(編號(hào)1-65536)，元素的地址編號(hào)從0開(kāi)始，因此地址的范圍為：0-65535。需要說(shuō)明的是：65536只是協(xié)議允許的最大元素范圍，但并不要求全部實(shí)現(xiàn)。Modbus協(xié)議允許設(shè)備根據(jù)自己的實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)部分元素，甚至不要求實(shí)現(xiàn)模型中全部四種數(shù)據(jù)；

2、Modbus協(xié)議的地址模型
為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)模型與設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，引入了一種地址模型。該模型通過(guò)編號(hào)的方式對(duì)不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，各數(shù)據(jù)的地址編號(hào)請(qǐng)看下面的表格：
Modbus地址模型

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Modbus數(shù)據(jù)模型/數(shù)據(jù)區(qū)     Modbus地址編號(hào)

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線圈                                       0
離散量輸入                             1
輸入寄存器                             3
保持寄存器                             4

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Modbus地址模型的編號(hào)從1開(kāi)始。

由于每一種數(shù)據(jù)都最大支持65536個(gè)元素，因此理論上，對(duì)于線圈型數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，其地址范圍為000001-065536；類似的，離散量輸入，其地址范圍為100001-165536；輸入寄存器，其地址范圍為300001-365536；保持寄存器，其地址范圍為400001-465536。

由于65536是比較大的數(shù)值，實(shí)際應(yīng)用一般不需要這么大的存儲(chǔ)區(qū)，因此PLC廠家普遍采用的是10000以內(nèi)的地址范圍，即：線圈地址范圍為00001-09999；離散量輸入地址范圍為10001-19999；輸入寄存器地址范圍為30001-39999；保持寄存器地址范圍為40001-49999。

有了該地址模型，我們就可以從Modbus寄存器的地址判斷要訪問(wèn)的區(qū)塊的類型。比如本文開(kāi)頭提到到地址40001就是保持存儲(chǔ)器的第一個(gè)值的地址，而10001就是離散量輸入的第一個(gè)值的地址；要注意的是，保持寄存器和輸入寄存器的每個(gè)值的大小為16bits(字)，而線圈和離散量輸入每個(gè)值的大小為1bit(位)。

各PLC廠家根據(jù)PLC的實(shí)際情況，將Modbus的地址模型映射到實(shí)際的存儲(chǔ)區(qū)。一般來(lái)說(shuō)，線圈對(duì)應(yīng)過(guò)程輸出映像區(qū)(Q)；離散量輸入對(duì)應(yīng)過(guò)程輸入映像區(qū)(I)；輸入寄存器對(duì)應(yīng)模擬量輸入(AI)；保持寄存器對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)塊或V存儲(chǔ)區(qū)或M存儲(chǔ)區(qū)。以西門子S7-200 SMART為例，其Modbus地址與存儲(chǔ)器地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：

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Modbus地址         S7-200 SMART存儲(chǔ)區(qū)

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00001-00256          Q0.0-Q31.7
10001-10256          I0.0-I31.7
30001-30056          AIW0-AIW110
40001-4××××        V-V+2*(××××-1)

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Modbus地址模型對(duì)于Modbus-RTU/ASCII和Modbus-TCP協(xié)議都是適用的。

好了，關(guān)于Modbus的地址模型與數(shù)據(jù)模型我們就先介紹到這里。

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