2012年4月培训资料
一、MODBUS通讯协议
1、 MODBUS通讯协议简介：
Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自动化接口）组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。在中国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。
Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。
当在一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。
而在一个系统中，对具体命令代码执行的动作就需要对协议按照协议公约进行解析（相当于翻译的过程，确定此代码具体包含何种信息）。应用到公司生产的逆变器设备，就需要掌握公司制定的光伏并网逆变器通讯协议。
2、 MODBUS的特点：
（1）标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。
（2）Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。
（3）Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。
3、 MODBUS的分类：
MODBUS通讯协议分为RTU协议和ACSII协议两种。
ASCII 模式：当控制器设为在Modbus 网络上以ASCII （美国标准信息交换代码）模式通信，在消息中的每个8位字节都作为一个ASCII 码（两个十六进制字符）发送。这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。
RTU 模式： 当控制器设为在Modbus 网络上以RTU （远程终端单元）模式通信，在消息中的每个8位字节包含两个4位的 十六进制字符。这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII 方式传送更多的数据。 （为什么公司的通讯协议选用RTU 模式？？？）
两种协议的区别：
ASCII 协议和RTU 协议相比拥有开始和结束标记，因此在进行程序处理时能更加方便，而且由于传输的都是可见的ASCII 字符，所以进行调试时就更加的直观，另外它的LRC 校验(纵向冗长检测) 也比较容易。
RTU 传输的数据每一个字节ASCII 都要用两个字节来传输，比如RTU 传输一个十六进制数0xF9,ASCII 就需要传输’F’’9’的ASCII 码0x39和0x46两个字节，这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII 协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用RTU 协议。RTU 协议采用CRC 校验(循环冗长检测) 。
二、光伏并网逆变器通讯协议
1、报文格式（上位机发送或下位机响应的报文，十六进制）：
数据格式：
数据长度： 地址码：设备的地址，即逆变器上设置的485通讯地址；
功能码：
作为上位机请求发送，通过功能码告诉从机执行什么动作。
作为下位机响应，下位机发送的功能码与从上位机发送来的功能码一样，并表明下位机已响应上位机进行操作。
MODBUS 通讯规约定义功能码为0x01到0xff 。公司光伏并网逆变器仅使用功能码0x03、0x04、0x06、0x10。
各功能码定义如下：
功能码
0x03: 读取保持寄存器(读取4x 地址类型) ； 功能码
0x04: 读取输入寄存器(读取3x 地址类型) ； 功能码
0x06: 向保持寄存器写单个字（写入4x 地址类型） ； 功能码
0x10: 向保持寄存器写多个字(写入4x 地址类型)。
地址码 功能码 数据区 错误校验 1字节 1字节 N 字节 CRC 码
两类地址类型区别如下（此处地址为机器电路板上通讯芯片内部寄存器的地址，和机器的485通讯地址不同）：
3x地址类型该区域地址空间只读；
4x地址类型该区域地址空间可读可写。
数据区：分三种情况
(1) 对于功能码0x03和0x04(读取数据)：
上位机读取下位机数据：[要读取的寄存器前一位地址高8位(注意：是前一位，比如要读地址5000的数据，就是地址4999)] [低8位] [读取几个寄存器高8位] [低8位]
此时下位机响应的数据：[返回几个数据][数据1][数据2]...[数据n]
(2) 对于功能码0x06(写入单个数据)：
16进制转换器计算器
上位机写入下位机数据：[需写入的寄存器前一位地址高8位] [低8位] [写入的数据高8位] [低8位]
下位机响应的数据：[需写入的寄存器前一位地址高8位] [低8位] [写入的数据高8位] [低8位]（同发送的数据一样）
(3) 对于功能码0x10(写入多个数据)：
上位机写入下位机数据：[需写入的寄存器前一位地址高8位] [低8位] [写入几个寄存器高8位] [低8位] [数据1][数据2]...[数据n]
下位机响应的数据：[需写入的寄存器前一位地址高8位] [低8位] [写入几个寄存器高8位] [低8位]
错误校验：CRC校验，在COMTEST里由COMTEST软件自动完成。
2、光伏并网逆变器通讯协议的解析：
光伏并网逆变器地址定义表如下所示
“地址”栏中为需要读写的内部寄存器的地址，“数据范围”栏中为寄存器中的数据，“地址类型”栏中分3x地址和4x地址两种。
其中“设备状态”寄存器5038中的数据对应于“附录一”中的“状态码”（即逆变器的实时工作状态）一栏
如果逆变器发生故障，则在“设备状态”寄存器5038中的数据为0x0200(硬件故障)或者0x0800(模块故障)，此时需要进一步读取“状态数据1”寄存器5045中的数据(对应“附录一”中的“状态数据”一栏)，以确定具体的故障信息。
针对SG630KTL机型，专门开辟了地址区间：5050~5070，用于记录更多
的机器状态和故障信息。
仅当机型为SG630KTL，“设备状态”寄
存器5038中的数据才有可能为
0x5500(故障)，此时需要进一步读取“故
障状态”寄存器5050和5051中的数据
(对应“附录一”中的“状态数据”一栏)，
以确定具体的故障信息。
注：此时故障信息为按位读取，不再是按
字节读取。
另外SG630KTL机器增加了许多节点状态检测，可以在“节点状态”寄存
器5058和5059中读取，状态信息也是按位读取的。
3、利用COMTEST软件对通讯进行模拟
现场调试通讯时，由于现场情况复杂，很多情况下利用SolarInfo软件搜索
设备时搜索不到，无法正常建立通讯，此时可以利用COMTEST软件直接
发送报文对通讯进行模拟。
操作界面
应用实例：
以公司发布的光伏并网逆变器通讯协议上的例子来分析：
(1) 获取逆变器型号(假设逆变器为SG4KTL)
假设逆变器通讯地址为1，需要获取逆变器型号(3x地址类型的5000地址数据)。上位机发送(HEX)：
01 04 13 87 00 01 85 67
逆变器回应(HEX)：
01 04 02 00 22 39 29
注释：SG4KTL 设备类型码为0x0022

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