Ошибка устройства 02 illegal data address

Основные понятия

Modbus — это протокол прикладного (седьмого) уровня модели OSI, он служит для обмена данными, чаще всего между устройствами автоматизации и реализован в виде «протокола ответов на запросы (request-reply protocol)».

В устройствах Wirenboard данные Modbus передаются по последовательным линиям связи RS-485. В последовательных линиях связи протокол RS-485 полудуплексный и работает по принципу «клиент-сервер». Каждое устройство в сети (кроме ведущего см. далее) имеет адрес от 1 до 247, адрес 0 используется для широковещательной передачи данных всем устройствам, а адреса 248–255 считаются зарезервированными согласно спецификации Modbus, их использование не рекомендуется.

Существует две спецификации протокола: Modbus RTU и Modbus ASCII. В Modbus RTU передается 11-битный символ, состоящий из 1 стартового бита, 8 бит данных (начиная с младшего бита), бит четности (необязателен) и 2 стоповых бита, если бит четности не передается, или 1 стоповый бит, если бит четности передается. Такой символ позволяет передать 1 байт данных. В устройствах Wiren Board бит контроля четности не передается и используется 2 стоповых бита. В Modbus ASCII каждый байт передается двумя символами, представляющими ASCII-коды младшей и старшей четырехбитной группы байта (пример). Modbus RTU позволяет передавать больше информации при той же скорости последовательной линии и в устройствах Wiren Board используется именно он. Все дальнейшее описание относится к Modbus RTU.

Ведущее устройство («мастер», или «клиент») периодически опрашивает «ведомое», или «сервер». Ведущее устройство не имеет адреса, передача сообщений от устройства-сервера ведущему без запроса ведущего в протоколе не предусмотрена.

Пакет данных Modbus выглядит, как это показано на рисунке. PDU (Protocol Data Unit) — общая часть пакета MODBUS, включающая код функции и данные пакета. ADU (Application Data Unit) — полный пакет MODBUS. Включает в себя специфичную для физического уровня часть пакета и PDU. Для последовательных линий в заголовке ADU передается адрес устройства, а в конце — контрольная сумма CRC16. Максимальный размер ADU в последовательных коммуникационных линиях составляет 253 байта (из максимальных, разрешенных спецификацией 256 байт вычитается 1 байт адреса и два байта контрольной суммы). Для справки — в Modbus TCP максимальная длина пакета составляет 260 байт.

Функция кодируется одним байтом и определяет, какое действие должно выполнить устройство-сервер. Значение кодов функций лежат в диапазоне от 1 до 255, причем коды от 128 до 255 зарезервированы для сообщений об ошибках со стороны устройства-сервера. Код 0 не используется. Размер блока данных может варьироваться от нуля до максимально допустимого. Если обработка запроса прошла без ошибок, то устройство-сервер возвращает пакет ADU, содержащий запрошенные данные.

При возникновении ошибки устройством возвращается код ошибки. В случае обычной транзакции код функции в ответе возвращается без изменений; в случае ошибки старший бит кода функции устанавливается в единицу (то есть код функции + 0x80)

Стоит определить таймаут ожидания ответа от ведомого устройства — бессмысленно долго ждать ответ, который, возможно, из-за какой-то ошибки никогда и не придет.

Структуры данных Modbus

В Modbus принято кодировать адреса и данные в формате big-endian, то есть в формате, когда байты следуют, начиная со старшего: например, при передаче шестнадцатеричного числа 0x1234 сначала устройством будет принят байт 0x12, а затем — 0x34. Для передачи данных другого типа, например, чисел с плавающей запятой (float), текстовых строк, даты и времени суток и т.п. производитель может выбрать свой собственный способ кодирования — для расшифровки получаемых данных важно ознакомится со спецификацией производителя устройства.

Модель данных Modbus

Обмен данными с Modbus-устройствами происходит через регистры. В протоколе Modbus определяется четыре типа регистров, показанных в таблице:

Регистры флагов (Coils) хранят однобитные значения — то есть могут находится в состоянии 0 или 1. Такие регистры могут обозначать текущее состояние выхода (включено реле). Название «coil» буквально и означает обмотку-актюатор электромеханического реле. Регистры флагов допускают как чтение, так и запись.

Дискретные входы (Discrete Inputs) также являются однобитными регистрами, описывающими состояние входа устройства (например подано напряжение — 1). Эти регистры поддерживают только чтение.

Регистры хранения (Holding Registers) и регистры ввода (Input Registers) представлены двухбайтовым словом и могут хранить значения от 0 до 65535 (0x0000 — 0xFFFF).
Регистры ввода допускают только чтение (например, текущее значение температуры). Регистры хранения поддерживают как чтение, так и запись (для хранения настроек). В настоящее время во многих устройствах, в частности в устройствах Wiren Board, эти регистры не разделяются. Команды на чтение регистра хранения N и регистра ввода N обратятся к одному и тому же значению в адресном пространстве устройства.

Адреса и номера регистров

В стандарте Modbus для каждого из четырех типов регистров используются разные таблицы с номерами 0,1,3,4. Таким образом, регистр определенного типа с определенным номером (иначе его называют физическим адресом) имеет свой адрес в соответствующей таблице.

Это вносит некоторую путаницу в понимание, по какому же адресу обратиться к регистру с нужным номером. Более того, понятия «адрес» и «регистр» могут применяться производителем произвольно. Чаще всего указываются номера регистров, как, например для устройств Wiren Board. В некоторых устройствах применяются более короткие логические адреса (.0001 — .9999), и для адреса используется 5, а не 6 цифр.

Иногда в описаниях устройства указываются только логические адреса. Например, coil-регистр 0 имеет адрес 000001, регистр ввода 4 — 400005 и т.д.

В готовых шаблонах устройств контроллера Wiren Board 5 есть шаблон для однофазного счетчика электроэнергии SDM220 (/usr/share/wb-mqtt-serial/templates/config-sdm220.json). В документации от производителя «Eastron SDM
220 Modbus Smart Meter Modbus Protocol Implementation V1.0» перечислены регистры и соответствующие им измеряемые параметры, например:

Производитель в таблице приводит и логические, и физические адреса регистров, что позволяет нам с легкостью создать шаблон устройства и проиллюстрировать связь между логическими и физическими адресами Modbus-регистров.

Коды функций чтения и записи регистров

В следующей таблице приведены наиболее распространенные коды функций Modbus:

Команды условно можно разделить по типам: чтение значений — запись значений; операция с одним значением — операция с несколькими значениями.

Формат данных запросов и ответов Modbus

Рассмотрим подробнее, как происходит обмен данными между устройством-клиентом, отправляющим запрос, и устройством-сервером, отвечающим ему.
На следующем рисунке показан обмен данными контроллера с устройством с адресом 0x01. Мы хотим прочесть 8 coil-регистров, начиная с первого.

В качестве данных мы получили шестнадцатеричное число 0x2D, то есть состояние восьми coil-регистров в двоичном виде такое: 0b10110100.

В следующей таблице приведены структуры данных запросов и ответов для основных функций Modbus.

Коды исключений (ошибки) Modbus

В случае, если запрос не может по той или иной причине быть обработан устройством-сервером, то в ответ он отправляет сообщение об ошибке. Соообщение об ошибке содержит адрес Modbus-устройства, код функции, при выполнении которой произошла ошибка, увеличенный на 0x80, код ошибки и контрольную сумму:

В этом случае мы попытались обратиться к несуществующему адресу регистра 0xFFFF и попытались прочесть 8 регистров флагов. В результате мы получили код ошибки 0x03 — «В поле данных передано неверное значение».

Наиболее распространенные коды ошибок Modbus приведены в следующей таблице:

Вычисление контрольной суммы Modbus

Для протокола Modbus RTU 16-битная контрольная сумма (CRC) вычисляется по алгоритму, описанному в спецификации Modbus, в документе «Modbus Serial Line Protocol and Implementation Guide», раздел «CRC-generation». Передающее устройство формирует два байта контрольной суммы на основе данных сообщения, а принимающее устройство заново вычисляет контрольную сумму и сравнивает с полученной. Совпадение принятой и вычисленной контрольной суммы Modbud RTU считается индикатором успешного обмена данными.

В случае ограниченных вычислительных ресурсов для вычисления контрольной суммы существует функция, использующая табличные значения (так же приведена в спецификации).

Skip to content

Запрос:

Байт: 0: FC = 18 (hex)

Байт: 1-2: Число смещения

Ответ:

Байт: 0: FC = 18 (hex)

Байт: 1-2: Число байт (B
= 2 + число слов) (макс. 64)

Байт: 3-4: Число слов
(число слов, накопленных в FIFO)
(макс. 31)

Байт: 5-(B+2): Данные
регистров с начала FIFO

Исключения:

Байт: 0: FC = 98 (hex)

Байт: 1: код исключения
= 01 или 02 или 03

Пример:

Чтение содержимого
FIFO начало блока по смещению
0005 (40006 в Modicon 984), который
содержит 2 слова 1234 и 5678 hex непрочитанных

18 00 05 => 18 00 06 00 02 12 34
56 78

Помните, что эта
функция, выполняемая на 984, ограничена
в гибкости – предполагается, что блок
состоит из регистров количеством от 0
до 31, следуемый до 31 слов данных. Когда
функция завершается, слово количество
не сбрасывается в 0, что может быть
ожидаемо от FIFO операции.

В конечном счете, это
должно восприниматься как ограниченный
набор 16 регистров чтения, так как
последние могут использоваться для
выполнения всей функциональности.

6. Коды исключений

При возникновении
проблем SLAVE устройства
возвращают определенный набор кодов
исключений. Помните, что MASTER
устройство может послать команду
«теоретически» и использовать полученный
успешный или код исключения, чтобы
определить, на какие команды MODBUS
устройство ответит, и определить размер
различных областей данных, доступных
на SLAVE устройстве.

Все исключения
сигнализируются добавлением 0х80 к коду
функции запроса.

03 12 34 00 01 => 83 02

запрос читает 1 регистр
с индексом 0x1234, ответ –
исключение 2 – «неверный адрес данных»

Список исключений следующий:

01 Illegal function — неверная функция

Код функции, полученный
в запросе, не является допустимым
действием для SLAVE устройства.
Это может возникнуть, если код функции
применим только к новым контроллерам,
и не обеспечивается в выбранном
устройстве. Это может также означать,
что SLAVE устройство находится
в состоянии, непозволяющим выполнить
запрос этого типа, например, потому что
не сконфигурировано и было запрошено
возвратить значения регистров.

02 Illegal data address – неверный адрес данных

Адрес данных, полученный
в запросе не допустим для SLAVE
устройства. Более точно, комбинация
числа смещения и длины передачи неверна.
Для контроллера со 100 регистрами, запрос
со смещением 96 и длиной 4 успешен, а
запрос со смещением и длиной 5 выдаст
исключение 02.

03 Illegal data value – неверное значение данных

Значение, содержащееся
в поле данных запроса не допустимо для
SLAVE устройства. Это
указывает на ошибку в структуре остатка
сложного запроса, такую как, предполагаемая
длина неверна. Это не значит, что элемент
данных, предназначенный для хранения
в регистре, имеет значение, за границей
ожидаемого приложением, так как MODBUS
протокол не предполагает о значении
конкретного значения какого-то регистра.

04
ILLEGAL RESPONSE LENGTH – неверная длина ответа

Означает, что кадр
запроса генерирует ответ, размер которого
превышает допустимый MODBUS
размер данных. Используется только
функциями, выдающими многосоставной
ответ, такими как функции 20 и 21.

05
ACKNOWLEDGE – подтверждение

Предназначено для
использования совместно с программируемыми
командами.

06
SLAVE DEVICE BUSY — SLAVE устройство занято

Предназначено для
использования совместно с программируемыми
командами

07 NEGATlVE ACKNOWLEDGE – отрицательное подтверждение

Предназначено для
использования совместно с программируемыми
командами

08
MEMORY PARITY ERROR – ошибка четности памяти

Предназначено для
использования совместно с кодами функций
20 и 21 для указания, что расширенная
область файла не прошла проверку на
соответствие.

0A
GATEWAY PATH UNAVAILABLE – путь шлюза недоступен

Предназначено для
использования совместно со шлюзами
Modbus Plus, указывающее, что шлюз не смог
локализовать путь Modbus Plus для выполнения
запроса. Обычно означает, что шлюз не
сконфигурирован.

0B
GATEWAY TARGET DEVICE FAILED TO RESPOND – выбранный шлюз
выдал ошибку при ответе

Предназначено для
использования совместно со шлюзами
Modbus Plus, указывает на то, что от выбранного
устройства не было получено ответа.
Обычно означает, что устройство не
присутствует в сети.

Приложения.

А. Руководство по реализации клиента и
сервера.

Замечания в этом
разделе не должны приниматься как
обязательные ко всем случаям реализации
клиента и сервера. Конечно, если
придерживаться этого руководства, это
снизит интеграционные «сюрпризы» при
создании многоэлементных систем и
шлюзов для установленного MODBUS
оборудования. Структура программного
обеспечения предполагает знание
интерфейса BSD Sockets
service, что используется
например в UNIX и Windows
NT.

Соседние файлы в папке microcontroller01

• #

  06.01.2022172.55 Кб2AVR Libc user manual V1.4.0.chm

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #