西门子S7-1500PLC编程学习之ModBus协议数据

      学习任何一门技术，都是在使用过程中不断开拓、不断积累、不断前进的。当我们的工作或者学习没有涉及到某个点时，那么这个点就是我们的盲点。但是我们也没有必要去学习一些我们一辈子都不可能会用到的东西，至少不需要深入去研究。

       近在做一个S7-1500和第三方设备的ModBus TCP通讯，所以就借此好好研究一下ModBus通讯。本篇文章主要讲一下ModBus协议中数据编码、数据模型和地址模型。        先说说数据编码，也就是多字节数据在存储器中的存放顺序。ModBus使用大端序对数据进行存储，如下图低地址端存放高位字节。只有当我们知道了数据的存储顺序，才能在接收到数据后正确处理使用数据。

        说完数据编码，接下来说一下数据模型。那么什么是数据模型呢？从角度讲，数据模型是对传输数据的特征的一种抽象。简单来说，数据模型就是数据在传输过程中的表达形式。         ModBus协议根据数据的一系列特征，定义了四种基本数据模型。

      相信很多人看到数据区块中的离散量、线圈和寄存器，就会很疑惑为什么这么称呼呢。在这里有必要解释一下，ModBus协议早应用在工业控制领域，尤其是PLC使用多，而且涉及的控制对象很多是开关、指示灯、信号灯等等，为了控制和表示这些对象，所以专门抽象出来一些数据类型来进行表示。

      离散量输入相当于PLC的数字量输入点DI，只能读取不能写入，属于布尔类型。它可以表示控制现场中的信号灯的状态。

      线圈相当于PLC的数字量输出点DO，可读可写，还是布尔类型，它可以表示控制现场的开关，1表示打开，0表示关闭。控制开关的开闭可以这么表示，同样的读取回来的值也可以表示开关的开闭状态。

       输入寄存器相当于PLC的模拟量输入AI，占有两个字节的数据量，只能读取，不支持写入。

       保持寄存器相当于PLC的内部存储器MW或者数据块DBW，也是占用两个字节的数据量，可读可写。

        特别注意：在访问数据的过程中，必须将数据映射到实际的物理存储区中。ModBus协议定义了两种在设备中构造数据的方法。

将四种数据映射到不同的存储区块中

将四种数据映射到同一个的存储区块中

        后再说说地址模型。地址模型就是将不同数据区块用编号来表示，进行区分。

           ModBus地址模型的编号从1开始。由于每一种数据模型大支持65536个数据，所以理论上对于线圈数据来说，地址范围为：000001-065536；离散量输入地址范围为：100001-165536；输入寄存器数据地址范围为：300001-365536；保持寄存器数据地址范围为：400001-465536.但是由于65536比较大，实际应用一般不会使用到这么大的存储区，所以PLC厂家普遍采用的是10000以内的地址范围，也即是：

线圈地址范围：00001~09999；离散量输入地址范围：10001~19999；输入寄存器地址范围：30001~39999；保持寄存器地址范围：40001~49999。

         有了该地址模型，我们就可以从Modbus寄存器的地址判断所要访问的区块的类型。比如我们经常会看到的地址40001就是保持存储器的个值的地址，而10001就是离散量输入的个值的地址。要注意的是，保持寄存器和输入寄存器的每个值的大小为16bits(字），而线圈和离散量输入每个值的大小为1bit(位）。

         以下是以西门子1500系列PLC为例，Modbus地址与存储器地址的对应关系：

        知道了数据模型和地址模型后，编程过程中就能正确得调用处理数据了