在使用Modbus協(xié)議編程的時候，會遇到諸如40001、10001之類的地址，比如前面的文章《實例：S7-200 SMART通過Modbus-RTU讀取溫濕度傳感器數(shù)據(jù)》，讀取溫濕度傳感器的寄存器地址用的是40001，這究竟是代表什么意思呢？今天這篇文章，我們來談談Modbus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問題。

深入理解Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)模型和地址模型，西門子plc的通訊
1、Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是對可訪問數(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)的方式進行訪問，輸入寄存器和保持寄存器只支持以字(WORD)的方式進行訪問；離散量輸入和輸入寄存器只支持以只讀的方式進行訪問，而線圈和保持寄存器既可以讀也可以寫；

數(shù)據(jù)模型中成員的特點如下面的表格所示：

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

Modbus協(xié)議允許設備將四種數(shù)據(jù)分別映射到不同的存儲區(qū)塊中，各個區(qū)塊之間相互獨立，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區(qū)塊

Modbus協(xié)議也允許設備將四種數(shù)據(jù)映射到同一存儲區(qū)塊中，這樣通過不同的功能碼讀取數(shù)據(jù)可能會得到相同的數(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個元素（編號1~65536），元素的地址編號從0開始，因此地址的范圍為：0~65535；

需要說明的是：65536只是協(xié)議允許的最大元素范圍，但并不要求全部實現(xiàn)。Modbus協(xié)議允許設備根據(jù)自己的實際情況實現(xiàn)部分元素，甚至不要求實現(xiàn)模型中全部四種數(shù)據(jù)；

2、Modbus協(xié)議的地址模型

為了簡化數(shù)據(jù)模型與設備存儲區(qū)的對應關(guān)系，引入了一種地址模型。該模型通過編號的方式對不同類型數(shù)據(jù)進行區(qū)分，各數(shù)據(jù)的地址編號請看下面的表格：

 
Modbus地址模型的編號從1開始。

由于每一種數(shù)據(jù)都最大支持65536個元素，因此理論上，

對于線圈型數(shù)據(jù)來說，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，實際應用一般不需要這么大的存儲區(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：00001~09999；

離散量輸入地址范圍：10001~19999；

輸入寄存器地址范圍：30001~39999；

保持寄存器地址范圍：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的區(qū)塊的類型。比如本文開頭提到到地址40001就是保持存儲器的第一個值的地址，而10001就是離散量輸入的第一個值的地址；要注意的是，保持寄存器和輸入寄存器的每個值的大小為16bits(字），而線圈和離散量輸入每個值的大小為1bit(位）；

各PLC廠家根據(jù)PLC的實際情況，將Modbus的地址模型映射到實際的存儲區(qū)。一般來說，線圈對應過程輸出映像區(qū)(Q)；離散量輸入對應過程輸入映像區(qū)(I)；輸入寄存器對應模擬量輸入(AI)；保持寄存器對應數(shù)據(jù)塊或V存儲區(qū)或M存儲區(qū)。以西門子S7-200 SMART為例，其Modbus地址與存儲器地址的對應關(guān)系如下表所示：

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