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Bus de terrain – ModBus
TARIK ZAKARIA BENMERAR, PHD
DEPARTEMENT INSTRUMENTATION ET AUTOMATIQUE, USTHB
Introduction
 Modbus est un protocole de messagerie niveau applicative, situé dans la couche 7 du
modèle OSI.
 Il fournit un modèle de communication client/serveur entre des dispositifs connectés
différents types de bus ou réseaux.
 Modbus peut exploiter à la fois la communication série (RS232, RS485) ou sur TCP/IP à
travers le port 502, ou tout autre protocole de communication qui prends charge le
modèle Modbus.
 Modbus est un protocole requête/réponse et offre des services spécifiques à travers
des codes de fonction.
 Les codes fonction Modbus sont les éléments des PDUs des requêtes/réponses
Modbus.
Pile de Communication ModBus
Pile de Communication ModBus
Description du Protocol ModBus
 ModBus définit un simple protocol data unit (PDU) indépendamment des
couches de communication sous jacentes.
 Pour l’utilisation dans certains buses ou réseaux, on peut introduire d’autres
champs additionnels dans l’application data unit (ADU).
Description du Protocol ModBus
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Description du Protocol ModBus
Description du Protocol ModBus
Modèle de Donnée ModBus
Modèle de Donnée ModBus
Conversion des données
1 double float = 64 bits = 4 registres Modbus
Modèle d’adressage ModBus
 Modbus définit des règles d’adressage de
PDU où toute donnée est adressée de 0 à
65535 (FFFFh).
 Il définit aussi un modèle de données Modbus
compose de 4 blocks différents.
 Ensuite ce modèle de donnée Modbus est lié
à l’application du dispositif.
 Le pré mappage entre le modèle de donnée
Modbus et l’application dans le dispositif est
spécifique au constructeur.
Modèle d’adressage ModBus
Modèle de donnée à 4 blocks
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Modèle de donnée à 1 block
mémoire
Catégories des codes des fonctions
 Codes de fonctions publiques : Ce sont des fonctions uniques
validées documentées publiquement par l’organisation
Modbus.
 Codes de fonctions définies par l’utilisateur: L’utilisateur
peut définir dans les deux plages 65-72 et 100-110 des codes
de fonctions supplémentaires non prises en charge par le
standard.
 Codes de fonctions réservées : Codes de fonctions utilisées
par certaines entreprises dans d’anciens produits mais qui ne
sont pas publiquement documentées.
Description des codes des fonctions
Description des codes des fonctions
Read Discrete Inputs (02h)
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de départ Quantité des
entrées
02h 00C4h 0016h
Réponse
On peut lire jusqu’à 2000 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des entrées est
limité à 2000 ou 07D0h (C4h = 196 en décimal).
Requête
Code Fonction Nombre d’octets Etats
d’entrée
(204-197)
Etats
d’entrée
(212-205)
Etats
d’entrée
(218-213)
02h 03h ACh DBh 35h
Bit: 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1
Output : 204 203 202 201 200 199 198 197 212 211 210 209 208 207 206 205 - - 218 217 216 215 214 213
A C D B 3 5
Description des codes des fonctions
Read Coils (01h)
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de départ Quantité des
bobines (coils)
01h 0013h 0013h
Réponse
On peut lire jusqu’à 2000 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité de bobines est
limité à 2000 ou 07D0h (13h = 19 en décimal).
Requête
Code Fonction Nombre d’octets Etats
d’entrée
(27-20)
Etats
d’entrée
(35-28)
Etats
d’entrée
(38-36)
01h 03h CDh 6Bh 05h
Bit: 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1
Output : 27 26 25 24 23 22 21 20 35 34 33 32 31 28 29 28 - - - - - 38 37 36
C D 6 B 0 5
Description des codes des fonctions
Write Single Coil (05h)
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de sortie Valeur de sortie
05h 00ACh FF00h
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de sortie Valeur de sortie
05h 00ACh FF00h
FF00h pour 1 et 0000h pour 0.
Description des codes des fonctions
Write Multiple Coils (0Fh)
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de départ Quantité
des sorties
Nombre
d’octets
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sortie
0Fh 0013h 000Ah 02h CD01h
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de sortie Quantité des
sorties
0Fh 0013h 000Ah
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On peut écrire jusqu’à 1968 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité de bobines est
limitée à 1968 ou 07B0h (13h = 19 en décimal).
C D 0 1
Description des codes des fonctions
Read Input Registers (04h)
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de départ Quantité des entrées
Registres
04h 0008h 0001h
Réponse
On peut lire jusqu’à 125 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des entrées est
limité à 125 ou 007Dh.
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Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de départ Quantité des entrées
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03h 006Bh 0003h
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On peut lire jusqu’à 125 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des entrées est
limité à 125 ou 007Dh. (6Bh = 107 en décimal)
Requête
Code Fonction Nombre
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d’entrée 108.
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03h 06h 000Ah 0000 0064
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Write Single Holding Register (06h)
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Requête
Code Fonction Adresse de départ Valeur de Registre de
sortie 2
06h 0001h 0003h
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de Registre Valeur de Registre de
sortie 2
06h 0001h 0003h
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Write Multiple Holding Registers (10h)
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de
départ
Quantité
Registres
Nombre
d’octets
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Registre 1
Valeur de
Register 2
10h 0001h 0002h 04h 000Ah 0102h
Réponse
Requête
Code Fonction Adresse de départ Quantité de Registres
10h 0001h 0002h
On peut écrire jusqu’à 123 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des sorties est
limité à 123 ou 007Bh.
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Read/Write Multiple Holding Registers (17h)
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Requête
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lecture
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lire
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départ
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17h 0003h 0006h 000Eh 0003h 06h 00FFh 00FFh 00FFh
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Requête
On peut lire jusqu’à 125 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des entrées est
limité à 125 ou 007Dh.On peut écrire jusqu’à 121 états contiguës dans un dispositif distant. La
quantité des sorties est limité à 121 ou 0079h.
Code
Fonction
Nombre
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Registre
de lecture 1
Registre
de lecture 2
Registre
de lecture 3
Registre
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17h 0Ch 00FEh 0ACDh 0001h 0003h 000Dh 00FFh
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Réponse d’exception
Réponse
Requête
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Exception
04h : server device failure, 05h: Acknowledge, 06: Server Device Busy.
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Chapitre 2 - Protocole Modbus (2020/2021)

  • 1. Bus de terrain – ModBus TARIK ZAKARIA BENMERAR, PHD DEPARTEMENT INSTRUMENTATION ET AUTOMATIQUE, USTHB
  • 2. Introduction  Modbus est un protocole de messagerie niveau applicative, situé dans la couche 7 du modèle OSI.  Il fournit un modèle de communication client/serveur entre des dispositifs connectés différents types de bus ou réseaux.  Modbus peut exploiter à la fois la communication série (RS232, RS485) ou sur TCP/IP à travers le port 502, ou tout autre protocole de communication qui prends charge le modèle Modbus.  Modbus est un protocole requête/réponse et offre des services spécifiques à travers des codes de fonction.  Les codes fonction Modbus sont les éléments des PDUs des requêtes/réponses Modbus.
  • 5. Description du Protocol ModBus  ModBus définit un simple protocol data unit (PDU) indépendamment des couches de communication sous jacentes.  Pour l’utilisation dans certains buses ou réseaux, on peut introduire d’autres champs additionnels dans l’application data unit (ADU).
  • 6. Description du Protocol ModBus FCode + Data limité à 253 octets.
  • 10. Modèle de Donnée ModBus Conversion des données 1 double float = 64 bits = 4 registres Modbus
  • 11. Modèle d’adressage ModBus  Modbus définit des règles d’adressage de PDU où toute donnée est adressée de 0 à 65535 (FFFFh).  Il définit aussi un modèle de données Modbus compose de 4 blocks différents.  Ensuite ce modèle de donnée Modbus est lié à l’application du dispositif.  Le pré mappage entre le modèle de donnée Modbus et l’application dans le dispositif est spécifique au constructeur.
  • 12. Modèle d’adressage ModBus Modèle de donnée à 4 blocks mémoires Modèle de donnée à 1 block mémoire
  • 13. Catégories des codes des fonctions  Codes de fonctions publiques : Ce sont des fonctions uniques validées documentées publiquement par l’organisation Modbus.  Codes de fonctions définies par l’utilisateur: L’utilisateur peut définir dans les deux plages 65-72 et 100-110 des codes de fonctions supplémentaires non prises en charge par le standard.  Codes de fonctions réservées : Codes de fonctions utilisées par certaines entreprises dans d’anciens produits mais qui ne sont pas publiquement documentées.
  • 14. Description des codes des fonctions
  • 15. Description des codes des fonctions Read Discrete Inputs (02h) Réponse Requête Code Fonction Adresse de départ Quantité des entrées 02h 00C4h 0016h Réponse On peut lire jusqu’à 2000 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des entrées est limité à 2000 ou 07D0h (C4h = 196 en décimal). Requête Code Fonction Nombre d’octets Etats d’entrée (204-197) Etats d’entrée (212-205) Etats d’entrée (218-213) 02h 03h ACh DBh 35h Bit: 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 Output : 204 203 202 201 200 199 198 197 212 211 210 209 208 207 206 205 - - 218 217 216 215 214 213 A C D B 3 5
  • 16. Description des codes des fonctions Read Coils (01h) Réponse Requête Code Fonction Adresse de départ Quantité des bobines (coils) 01h 0013h 0013h Réponse On peut lire jusqu’à 2000 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité de bobines est limité à 2000 ou 07D0h (13h = 19 en décimal). Requête Code Fonction Nombre d’octets Etats d’entrée (27-20) Etats d’entrée (35-28) Etats d’entrée (38-36) 01h 03h CDh 6Bh 05h Bit: 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 Output : 27 26 25 24 23 22 21 20 35 34 33 32 31 28 29 28 - - - - - 38 37 36 C D 6 B 0 5
  • 17. Description des codes des fonctions Write Single Coil (05h) Réponse Requête Code Fonction Adresse de sortie Valeur de sortie 05h 00ACh FF00h Réponse Requête Code Fonction Adresse de sortie Valeur de sortie 05h 00ACh FF00h FF00h pour 1 et 0000h pour 0.
  • 18. Description des codes des fonctions Write Multiple Coils (0Fh) Réponse Requête Code Fonction Adresse de départ Quantité des sorties Nombre d’octets Valeur de sortie 0Fh 0013h 000Ah 02h CD01h Réponse Requête Code Fonction Adresse de sortie Quantité des sorties 0Fh 0013h 000Ah 27-20, 29-28 On peut écrire jusqu’à 1968 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité de bobines est limitée à 1968 ou 07B0h (13h = 19 en décimal). C D 0 1
  • 19. Description des codes des fonctions Read Input Registers (04h) Réponse Requête Code Fonction Adresse de départ Quantité des entrées Registres 04h 0008h 0001h Réponse On peut lire jusqu’à 125 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des entrées est limité à 125 ou 007Dh. Requête Code Fonction Nombre d’octets Registre d’entrée 9. 04h 02h 000Ah
  • 20. Description des codes des fonctions Read Holding Registers (03h) Réponse Requête Code Fonction Adresse de départ Quantité des entrées Registres 03h 006Bh 0003h Réponse On peut lire jusqu’à 125 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des entrées est limité à 125 ou 007Dh. (6Bh = 107 en décimal) Requête Code Fonction Nombre d’octets Registre d’entrée 108. Registre d’entrée 109. Registre d’entrée 110. 03h 06h 000Ah 0000 0064
  • 21. Description des codes des fonctions Write Single Holding Register (06h) Réponse Requête Code Fonction Adresse de départ Valeur de Registre de sortie 2 06h 0001h 0003h Réponse Requête Code Fonction Adresse de Registre Valeur de Registre de sortie 2 06h 0001h 0003h
  • 22. Description des codes des fonctions Write Multiple Holding Registers (10h) Réponse Requête Code Fonction Adresse de départ Quantité Registres Nombre d’octets Valeur de Registre 1 Valeur de Register 2 10h 0001h 0002h 04h 000Ah 0102h Réponse Requête Code Fonction Adresse de départ Quantité de Registres 10h 0001h 0002h On peut écrire jusqu’à 123 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des sorties est limité à 123 ou 007Bh.
  • 23. Description des codes des fonctions Read/Write Multiple Holding Registers (17h) Réponse Requête Code Fonction Adresse de départ de lecture Quantité à lire Adresse de départ d’écriture Quantité écriture Nombre d’octets Registre d’écriture 1 Registre d’écriture 2 Registre d’écriture 3 17h 0003h 0006h 000Eh 0003h 06h 00FFh 00FFh 00FFh Réponse Requête On peut lire jusqu’à 125 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des entrées est limité à 125 ou 007Dh.On peut écrire jusqu’à 121 états contiguës dans un dispositif distant. La quantité des sorties est limité à 121 ou 0079h. Code Fonction Nombre d’octets Registre de lecture 1 Registre de lecture 2 Registre de lecture 3 Registre de lecture 4 Registre de lecture 5 Registre de lecture 6 17h 0Ch 00FEh 0ACDh 0001h 0003h 000Dh 00FFh
  • 24. Description des codes des fonctions Réponse d’exception
  • 25. Description des codes des fonctions Réponse d’exception Réponse Requête Code Fonction données ** ***** Exception 04h : server device failure, 05h: Acknowledge, 06: Server Device Busy. Requête Code Fonction Code d’exception 80h + code fonction 02h
  • 26. Description des codes des fonctions MODBUS encapsulated Interface Transport