聊聊Modbus通信常見(jiàn)的問(wèn)題

下面我們就來(lái)列舉一些常見(jiàn)問(wèn)題。不管你是新手，使用者還是開(kāi)發(fā)者，相信多多少少都遇到過(guò)Modbus 通信問(wèn)題。

一 串口參數(shù)配置問(wèn)題。

易錯(cuò)指數(shù)：☆☆☆☆☆

排查指數(shù)：☆

這類問(wèn)題，雖然容易出錯(cuò)，但也容易排查。

一般來(lái)說(shuō)，我們要進(jìn)行Modbus通信，最先查看的就是串口參數(shù)了。

也就五個(gè)參數(shù)。

通信類型：RS232，一般是RX，TX，GND三根線。485常見(jiàn)是（+），（-）兩根線，也有接GND的，這樣就是三根線了。所以有時(shí)候看到三根線的通信，未必就是232，也有可能是485的。

波特率：這個(gè)，如果設(shè)置不對(duì)，就會(huì)通信不上。這個(gè)好像也沒(méi)什么好說(shuō)的。

數(shù)據(jù)位：如果是Modbus RTU的話，數(shù)據(jù)位只能是8。如果是ASCII的話，就沒(méi)有關(guān)系了，通信雙方保持一致就行了。

停止位：這個(gè)如果協(xié)議是ASCII的話，要注意看對(duì)方設(shè)備的參數(shù)是否是2個(gè)停止位。

校驗(yàn)位：這個(gè)一般容易出錯(cuò)的點(diǎn)在于，有時(shí)候即便校驗(yàn)位不匹配，偶爾能通信，容易造成混淆。

所以該類問(wèn)題主要是一小心容易設(shè)置錯(cuò)誤，不過(guò)，排查起來(lái)也很快。

解決方案：把參數(shù)配置正常即可。

二 接線問(wèn)題

易錯(cuò)指數(shù)：☆☆☆☆

排查指數(shù)：☆☆

接線問(wèn)題我們可以從232和485兩種分析一下。

232的通信呢，是RX接TX。TX接RX。GND接GND的。

RX：接收。

TX：發(fā)送。

GND：地線。

接收對(duì)發(fā)送，發(fā)送對(duì)接收，地相連。

常見(jiàn)的幾種錯(cuò)誤接法：

1）RX接RX， TX接TX，GND接GND的。

如果沒(méi)學(xué)過(guò)串口通信，接線一看，RX對(duì)RX，TX對(duì)TX，沒(méi)毛病呀，當(dāng)年接閉路電視也是這樣接的呀。

2）RX接TX，TX接RX。沒(méi)接GND的。

這種情況呢，如果兩個(gè)設(shè)備某種情況共地的話，是可以通信上的。但如果設(shè)備用了隔離地，那就不好說(shuō)了。

筆者就遇到過(guò)有客戶在用的時(shí)候，沒(méi)有接地，然后還和筆者說(shuō)，為什么以前我不用接地也可以通信上，換新的設(shè)備為什么要接地。

3）RX接TX，TX接RX，也接了GND的。但是，一個(gè)是TTL電平的，一個(gè)是CMOS電平的。

這樣是不行的。怎么樣通俗一點(diǎn)講呢。

TTL電平，可以理解為可以從CPU引腳直接出來(lái)的。而CMOS電平呢，是經(jīng)過(guò)一定的電平轉(zhuǎn)換的，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是兩種電平屬性不一樣，原則上是不能直接接在一起的。

這種情況，就需要一個(gè)TTL轉(zhuǎn)CMOS，或者是TTL轉(zhuǎn)232.

如果是485的通信呢，也是有接錯(cuò)的。

不過(guò)，485一般就兩根線。A對(duì)A，B對(duì)B。也就兩種可能，接錯(cuò)了，大不了反一下再試一下。所以也好排查。

這里補(bǔ)充一點(diǎn)，有的朋友可能從事相關(guān)行業(yè)比較晚，有些高級(jí)一點(diǎn)的485，可以做到A,B線不用區(qū)分，也就是正接反接都能自適應(yīng)的。不過(guò)要記住，不是所有的設(shè)備都能自適應(yīng)，使用時(shí)還是要留個(gè)心眼。

解決方案：把線接正確即可。

三 用法問(wèn)題

易錯(cuò)指數(shù)：☆☆☆

排查指數(shù)：☆☆

這類問(wèn)題呢，比較雜。

Modbus協(xié)議呢，主要的參數(shù)有站號(hào)，功能碼，地址和長(zhǎng)度。

在這幾個(gè)參數(shù)中，也是容易出錯(cuò)。

站號(hào)： 站號(hào)一般錯(cuò)的可能性比較小，因?yàn)檎咎?hào)對(duì)不上，直接通信不上。

功能碼：這個(gè)功能碼，在前面的協(xié)議介紹呢，無(wú)非就是讀和寫。

對(duì)于讀來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有區(qū)分單讀和多讀。但是對(duì)于寫來(lái)說(shuō)，就有單寫和多讀了。

比如寫字寄存器，可以用06H功能碼，也可以用10H功能碼。10H功能碼是多寫，多寫當(dāng)然包含寫一個(gè)了。

于是就會(huì)出現(xiàn)有些控制器，壓根就沒(méi)有做單寫的功能，直接不支持06功能碼。

對(duì)于這種情況的解決方案是：要么讓從站設(shè)備支持06功能，要么主站設(shè)備在寫的時(shí)候，使用的是10H功能碼，不使用06H功能碼。

地址：對(duì)于沒(méi)有的地址，自然是訪問(wèn)不到了。

這種情況往往需要對(duì)從設(shè)備進(jìn)行排查。有時(shí)候遇到同一個(gè)系列，但不同型號(hào)的PLC，控制器，就會(huì)出現(xiàn)地址寄存器不一樣的情況。

如果明確從站設(shè)備沒(méi)有相應(yīng)的地址，則主站設(shè)備不需要訪問(wèn)不存在的地址即可。

長(zhǎng)度：也就是寄存器個(gè)數(shù)。

這個(gè)寄存器個(gè)數(shù)呢，也分兩種。

一種是從站設(shè)備所能支持最大的訪問(wèn)個(gè)數(shù)。比如主站訪問(wèn)個(gè)數(shù)16的時(shí)候可以，訪問(wèn)個(gè)數(shù)為32的時(shí)候不行，那就有可能是從站設(shè)備壓根就不支持到32個(gè)數(shù)寄存器一起訪問(wèn)了。

另一種是跨寄存器訪問(wèn)。

比如從設(shè)備有4X1寄存器，4X3寄存器，4X2就是沒(méi)有。

然后主站訪問(wèn)4X1地址，訪問(wèn)個(gè)數(shù)為三個(gè)。這種情況下，有些從設(shè)備就不會(huì)回復(fù)或者報(bào)錯(cuò)，因?yàn)閺恼驹O(shè)備認(rèn)為4X2沒(méi)有，不能訪問(wèn)。

用法還有就是在Modbus的485通信里，有且只能有一個(gè)主站。如果在485里，有多個(gè)主站，就會(huì)造成通信異常的。

四 協(xié)議高低字節(jié)問(wèn)題。

易錯(cuò)指數(shù)：☆☆

排查指數(shù)：☆☆☆

在Modbus RTU的報(bào)文中呢，地址和個(gè)數(shù)，還有CRC校驗(yàn)，都是一個(gè)字，也就是兩個(gè)字節(jié)表示的，當(dāng)然還有數(shù)據(jù)也是字單位的。

因?yàn)樵趯?shí)現(xiàn)過(guò)程中，有些做控制器的編程的時(shí)候，因?yàn)榉N種原因，將高低字節(jié)處理反了，那就會(huì)造成通信上的問(wèn)題。

地址的高低字節(jié)反了：表現(xiàn)為通信不上或者數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)不上。

個(gè)數(shù)的高低字節(jié)反了：讀一個(gè)，就變成了讀256個(gè)，好家伙，控制器直接反應(yīng)不過(guò)來(lái)了。通信自然也出問(wèn)題了。

數(shù)據(jù)的高低字節(jié)反了：數(shù)據(jù)錯(cuò)亂。比如PLC里的值為1，然后主站讀到顯示的是256。如果是浮點(diǎn)數(shù)，那亂的更離譜。

前面幾個(gè)倒還好，CRC校驗(yàn)這個(gè)就不好查了。因?yàn)镃RC很難直接看出對(duì)還是錯(cuò)，有沒(méi)有反。

有些從控制器呢，它自己對(duì)接收到的報(bào)文，不進(jìn)行CRC判斷，然后回復(fù)的報(bào)文里，CRC校驗(yàn)高低字節(jié)是反的，甚至是錯(cuò)的，這個(gè)就比較難查了。

這不綜合排查指數(shù)給出三顆星不過(guò)分呀。

五 時(shí)間類問(wèn)題

易錯(cuò)指數(shù)：☆☆☆

排查指數(shù)：☆☆☆☆

這類問(wèn)題呢，錯(cuò)起來(lái)讓人頭疼，查起來(lái)讓人更頭疼。

在串口通信里，串口發(fā)送數(shù)據(jù)流是要花時(shí)間的，PLC控制器收到報(bào)文后，也是要花時(shí)間處理的。如果在時(shí)間控制上，沒(méi)有注意好，就會(huì)造成通信問(wèn)題的。

以9600波特率來(lái)說(shuō)，一個(gè)字節(jié)大概花1ms的時(shí)間進(jìn)行傳輸。如果讀20個(gè)字寄存器，對(duì)方回復(fù)40多個(gè)字節(jié)，也就是光報(bào)文傳輸?shù)臅r(shí)間都要40ms了。PLC收到報(bào)文要時(shí)間，處理數(shù)據(jù)要花時(shí)間，回復(fù)報(bào)文要花時(shí)間，這里面就涉及很多時(shí)間了。

不過(guò)，我們?cè)谕ㄐ胚^(guò)程中，一般只關(guān)心兩個(gè)時(shí)間。

1）回復(fù)時(shí)間。

當(dāng)主控制器發(fā)送報(bào)文之后，PLC要等多久才進(jìn)行回復(fù)，也就是可以理解為，主控制器需要等多久才能收到PLC的報(bào)文。

比如PLC回復(fù)需要500ms的時(shí)間，主控制器就等了400ms，就認(rèn)為PLC沒(méi)有回復(fù)了，就判斷超時(shí)了。然后就開(kāi)始發(fā)送下一個(gè)請(qǐng)求了。

造成的影響就是主控制器讀取數(shù)據(jù)超時(shí)，或者表現(xiàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)串包吧。

舉例：

主控制器發(fā)送讀4X1的報(bào)文，等了300ms沒(méi)收到數(shù)據(jù)，就判斷為超時(shí)。

主控制器緊接著發(fā)送讀4X2的報(bào)文，等了200ms。也就是PLC在第500ms的時(shí)候，回復(fù)了讀4X1的報(bào)文。

主控制器將PLC回復(fù)4X1的報(bào)文，誤判斷為是讀4X2的。就會(huì)造成4X2的數(shù)據(jù)顯示為4X1的，導(dǎo)致數(shù)據(jù)串包了。

這種情況的解決方案就是要確認(rèn)PLC控制器的回復(fù)時(shí)間（響應(yīng)時(shí)間）。

2）通信間隔時(shí)間。

這個(gè)時(shí)間指的是，當(dāng)主控制器發(fā)送一次請(qǐng)求，PLC控制器也回復(fù)了。在完成這一次通信請(qǐng)求之后，主控制器間隔多久發(fā)下一次請(qǐng)求。這個(gè)可以稱為通信間隔時(shí)間。

有些PLC控制器在完成一次請(qǐng)求之后，是不能接受太快的請(qǐng)求的，需要休息一段時(shí)間的。

比如，有些PLC控制器，在收到主控制器的寫命令之后，是先回復(fù)報(bào)文給主控制器，表示收到寫命令了，然后再去執(zhí)行相應(yīng)的寫操作。在PLC控制器還沒(méi)有處理好寫命令的時(shí)候，這時(shí)候主控制器再發(fā)送新的請(qǐng)求，PLC控制器可能就響應(yīng)不過(guò)來(lái)了，造成該次的通信超時(shí)。

所以這個(gè)時(shí)間也是需要注意的，稍微不注意，就會(huì)出錯(cuò)。

六 干擾問(wèn)題

易錯(cuò)指數(shù)：☆☆

排查指數(shù)：☆☆☆☆

有時(shí)候呀，配置沒(méi)問(wèn)題，軟件沒(méi)問(wèn)題，甚至在辦公室通信好好的，放到現(xiàn)場(chǎng)，就是出現(xiàn)通信問(wèn)題。你是否也遇過(guò)呢。

如果沒(méi)有遇到過(guò)，也沒(méi)有關(guān)系，聽(tīng)我給你編，哦，不是，是編寫的編，容我編輯一下。

為什么會(huì)有干擾呢。這就得從通信本質(zhì)出發(fā)了。

通信用的是線，通信過(guò)程，靠的是電平為高為低來(lái)表示不同的數(shù)據(jù)，實(shí)質(zhì)主是一個(gè)電信號(hào)的傳輸。電信號(hào)，一會(huì)高，一會(huì)低，不同的波特率，也就是頻率不一樣了，可以類比于交流電的傳輸了。

這么講，可能有些干。

比如485的數(shù)據(jù)在傳輸中，應(yīng)該類似于這種方波形式的，能比較明顯的看到0和1的數(shù)據(jù)。

如果存在干擾，可能波形就會(huì)變成這樣了。

那一般干擾源可能有哪些呢。

1）某些功率比較大的設(shè)備啟動(dòng)或停止

在通信過(guò)程中，某些功率比較大的設(shè)備啟動(dòng)或停止，使通信雙方的設(shè)備的電源產(chǎn)生了一定的抖動(dòng)，然后因?yàn)?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/167/" target="_blank">電路設(shè)計(jì)沒(méi)考慮到電源抖動(dòng)或者抖動(dòng)太大，穩(wěn)壓電路部分效果不理想，就會(huì)影響到通信。

這種影響是伴隨有設(shè)備的啟動(dòng)或停止，看起來(lái)還稍微有些規(guī)律。

2）還有可能就是供電本身的問(wèn)題

特別是RS232的形式，因?yàn)槭鞘褂霉驳貍鬏?，容易生產(chǎn)共模干擾，抗噪聲和抗干擾能力相對(duì)較弱

比如是9V或者24供電，但是存在較大的紋波，這個(gè)就會(huì)干擾到串口通信。

3）現(xiàn)場(chǎng)如果有變頻器，那變頻器在工作的時(shí)候，也容易產(chǎn)生干擾，使通信不穩(wěn)定。

4）485接地了，但是那個(gè)地線有干擾或者有漏電，反而影響了通信。

七 波特率誤差問(wèn)題

易錯(cuò)指數(shù)：☆

排查指數(shù)：☆☆☆☆☆

要了解這個(gè)問(wèn)題，我們就得聊一下波特率是怎么來(lái)的。

CPU一般都會(huì)有一個(gè)晶振，常見(jiàn)的有12M晶振，11.0592M或者更高的晶振。我們就舉例12M和11.0592M晶振吧。這是一個(gè)主頻率。波特率呢就是通過(guò)這個(gè)主頻通過(guò)分頻分出來(lái)的了。這就有一個(gè)分頻比。

也就是有的單片機(jī)，控制器，計(jì)算出來(lái)的波特率，也許并不是正好就是這個(gè)數(shù)值，是有一定的誤差的。

那么這種誤差會(huì)帶來(lái)什么效果呢。

數(shù)據(jù)會(huì)錯(cuò)亂，比如0xAA變變成0xAB。

就會(huì)表現(xiàn)為數(shù)據(jù)收發(fā)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致通信不上，而且查起來(lái)也很難查。

明明參數(shù)配置正確，用法也沒(méi)有問(wèn)題，接線也正常，用第三方串口工具抓數(shù)據(jù)一看，數(shù)據(jù)也都正常，就是通信不上。

這種情況，就得借助示波器來(lái)分析了。具體怎么用示波器分析呢，請(qǐng)見(jiàn)下一篇進(jìn)階篇介紹了。

八 疑難雜癥

易錯(cuò)指數(shù)：？？？？？

排查指數(shù)：？？？？？

既然是疑難雜癥，那就不合適在入門篇講解了，想進(jìn)一步了解的同學(xué)，咱們進(jìn)階篇見(jiàn)。

在進(jìn)階篇主要講485上的modbus，以及筆者積累的一些常用的排查方法，工具等介紹，順便再分享一些典型的出差案例，帶你走入簡(jiǎn)單又神奇的Modbus 通信。