在使用Modbus協議編程的時候，會遇到諸如40001、10001之類的地址，這究竟是代表什么意思呢？昌暉儀表來談談Modbus協議的數據模型和地址模型，這樣大家就能理解這個問題。

1、Modbus協議的數據模型
數據模型是對可訪問數據的一種抽象，Modbus協議的數據模型定義了四種可訪問的數據，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。

數據模型中成員的特點如下面的表格所示：
Modbus協議定義的數據模型

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區塊               訪問長度      訪問方式    說明

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離散量輸入     位(bit)         只讀            數據由IO系統提供
線圈               位(bit)         讀/寫           可通過應用程序改寫
輸入寄存器     字(word)     只讀            數據由IO系統提供
保持寄存器     字(word)     讀/寫           可通過應用程序改寫

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既然數據模型是一種抽象，在實際使用時必須將其映射到真實的物理存儲區才能被訪問。

Modbus協議允許設備將四種數據分別映射到不同的存儲區塊中，各個區塊之間相互獨立，使用不同的功能碼可讀取到不同的數值，如下圖所示：
 
圖1 Modbus數據模型映射到不同的存儲區塊

Modbus協議也允許設備將四種數據映射到同一存儲區塊中，這樣通過不同的功能碼讀取數據可能會得到相同的數據(比如：輸入寄存器和保持寄存器為同一物理區塊)，如下圖所示：
 
圖2 Modbus數據模型映射到同一區塊

數據模型中的每一種數據都最多允許有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只是協議允許的最大元素范圍，但并不要求全部實現。Modbus協議允許設備根據自己的實際情況實現部分元素，甚至不要求實現模型中全部四種數據；

2、Modbus協議的地址模型
為了簡化數據模型與設備存儲區的對應關系，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據進行區分，各數據的地址編號請看下面的表格：
Modbus地址模型

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Modbus數據模型/數據區     Modbus地址編號

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線圈                                       0
離散量輸入                             1
輸入寄存器                             3
保持寄存器                             4

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Modbus地址模型的編號從1開始。

由于每一種數據都最大支持65536個元素，因此理論上，對于線圈型數據來說，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是比較大的數值，實際應用一般不需要這么大的存儲區，因此PLC廠家普遍采用的是10000以內的地址范圍，即：線圈地址范圍為00001-09999；離散量輸入地址范圍為10001-19999；輸入寄存器地址范圍為30001-39999；保持寄存器地址范圍為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PLC的實際情況，將Modbus的地址模型映射到實際的存儲區。一般來說，線圈對應過程輸出映像區(Q)；離散量輸入對應過程輸入映像區(I)；輸入寄存器對應模擬量輸入(AI)；保持寄存器對應數據塊或V存儲區或M存儲區。以西門子S7-200 SMART為例，其Modbus地址與存儲器地址的對應關系如下表所示：

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Modbus地址         S7-200 SMART存儲區

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00001-00256          Q0.0-Q31.7
10001-10256          I0.0-I31.7
30001-30056          AIW0-AIW110
40001-4××××        V-V+2*(××××-1)

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Modbus地址模型對于Modbus-RTU/ASCII和Modbus-TCP協議都是適用的。

好了，關于Modbus的地址模型與數據模型我們就先介紹到這里。

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