Modbus常用功能码协议有哪些

# Modbus常用功能码协议有哪些

## 一、Modbus协议概述

Modbus是一种**串行通信协议**，由Modicon公司（现为施耐德电气）于1979年开发，广泛应用于工业自动化领域。它采用**主从架构**，支持多种物理层（如RS-232、RS-485、TCP/IP），具有简单、开放、易实现的特点。协议的核心是通过**功能码（Function Code）**定义操作类型，实现数据读写和设备控制。

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## 二、Modbus功能码分类

Modbus功能码分为三类，用1字节表示（十进制1~127）：  
1. **公共功能码**：公开定义且标准化的操作（最常用）  
2. **用户自定义功能码**（65~72、100~110）：厂商可扩展用途  
3. **保留功能码**：协议保留或历史遗留代码  

以下重点介绍**公共功能码**及其应用场景。

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## 三、常用功能码详解

### 1. 读取数据类功能码
| 功能码 | 名称                     | 数据类型       | 作用                          |
|--------|--------------------------|----------------|-------------------------------|
| 01     | Read Coils               | 位（Bit）      | 读取离散量输出（DO）状态      |
| 02     | Read Discrete Inputs     | 位（Bit）      | 读取离散量输入（DI）状态      |
| 03     | Read Holding Registers   | 字（16-bit）   | 读取保持寄存器数据（如PLC变量）|
| 04     | Read Input Registers     | 字（16-bit）   | 读取输入寄存器数据（如传感器）|

**示例场景**：  
- 用`03`功能码读取变频器的当前频率（保持寄存器地址40001）  
- 用`02`功能码检测急停按钮状态（离散输入地址10001）

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### 2. 写入数据类功能码
| 功能码 | 名称                     | 数据类型       | 作用                          |
|--------|--------------------------|----------------|-------------------------------|
| 05     | Write Single Coil        | 位（Bit）      | 单点写入线圈状态（ON/OFF）    |
| 06     | Write Single Register    | 字（16-bit）   | 单点写入保持寄存器            |
| 15     | Write Multiple Coils     | 位（Bit）      | 多点写入线圈状态              |
| 16     | Write Multiple Registers | 字（16-bit）   | 多点写入保持寄存器            |

**示例场景**：  
- 用`05`功能码控制继电器吸合（线圈地址00001写入FF00）  
- 用`16`功能码批量设置PID参数（寄存器地址40010~40012）

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### 3. 诊断与特殊功能码
| 功能码 | 名称                     | 用途                          |
|--------|--------------------------|-------------------------------|
| 07     | Read Exception Status    | 读取设备的异常状态            |
| 22     | Mask Write Register      | 对寄存器指定位进行掩码修改    |
| 23     | Read/Write Registers     | 同时读写多个寄存器（高效操作）|

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## 四、功能码使用注意事项

1. **地址映射规则**  
   - Modbus地址通常以偏移量表示（如40001对应协议中的地址0x0000）  
   - 不同设备厂商可能自定义地址范围（需查阅设备手册）

2. **错误响应机制**  
   - 若请求失败，从站返回**异常码**（功能码+0x80，如`83`表示`03`功能码错误）  
   - 常见异常码：  
     - `01` 非法功能码  
     - `02` 非法数据地址  
     - `03` 非法数据值  

3. **数据格式处理**  
   - 寄存器数据可能采用大端序（Big-Endian）或浮点编码（IEEE 754）  
   - 需根据设备规范解析（如`03`功能码返回的4字节浮点数）

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## 五、不同传输模式下的功能码差异

| 传输模式       | 特点                                                                 |
|----------------|----------------------------------------------------------------------|
| **Modbus RTU** | 功能码直接通过二进制传输，需CRC校验（典型波特率9600/19200）          |
| **Modbus TCP** | 功能码封装在TCP帧中，增加MBAP头（事务标识符、协议标识等）            |
| **Modbus ASCII** | 功能码转换为ASCII字符传输，效率低但可人工调试（起始符`:`，结束符`CRLF`）|

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## 六、总结

Modbus功能码是协议实现设备交互的核心，掌握常用功能码可覆盖90%的工业通信场景。实际应用中需注意：  
- 优先使用标准功能码（01~04、05~06、15~16）  
- 严格遵循设备文档中的地址定义  
- 通过异常响应排查通信问题  

附：完整功能码列表参考[Modbus官方协议规范](https://www.modbus.org/specs.php)

注：本文约1050字，采用Markdown格式，包含表格、代码块、层级标题等元素，可直接用于技术文档发布。如需扩展具体功能码的报文示例或编程实现，可进一步补充。