Modbus設定流程(PLC&外部設備)

本篇專注於 MODBUS 的通訊設定步驟 進行說明，其他底層通訊原理類別的內容可先自行搜尋。

📖 延伸閱讀：MODBUS 介紹

設定流程總覽

標準設定 3 步驟（正常情況下依序完成即可通訊）：

1. 選定硬體通訊方式：RS232 / RS485 / MODBUS
2. 設定通訊參數：鮑率、資料位元、同位元檢查、停止位元
3. 選擇要讀／寫的參數：確認手冊通訊位址與功能碼

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通訊異常時的 3 步排查法：

4. 檢查錯誤碼：觀察功能碼最高位元與回傳異常碼
5. 用電腦收發資料：確認主站是否有發出指令與從站回覆
6. 用示波器量測傳輸訊號：抓實體波形確認干擾或衰減

正常設定三步驟

第一步：選定硬體通訊方式

依外部裝置與主控裝置規格，選定實體層通訊方式。

⚠️ 特別注意事項：

• RS232 通訊僅能一對一（單站）。
• RS485 與 Ethernet 支援一對多（多站架構）。
• 兩端硬體介面必須一致，絕對無法直接用 RS232 與 RS485 互相通訊。

接線範例：

主站 (PLC) 硬體腳位：COM2 / RS485 / PIN2 (D+) / PIN3 (D-) 從站 (外部裝置) 腳位：RS485 / D+ 、 D-

第二步：設定通訊參數

MODBUS 連線必須確保兩端參數完全一致，常見參數項目如下：

• 站號 (Station ID)：從站必填且不可重複；主站通常不需要設定站號。
• 通訊鮑率 (Baud Rate)：9600 / 19200 / 38400 bps
• 資料位元 (Data Bits)：7 或 8 位元（若為 RTU 格式只能選 8 位元）
• 同位元檢查 (Parity)：None (無) / Odd (奇) / Even (偶)
• 停止位元 (Stop Bits)：1 / 1.5 / 2 位元
• 資料格式 (Mode)：ASCII 或 RTU

參數配對示範（以 PLC 連接溫控器為例）：

參數項目	主站 (PLC) 設定	從站 (溫控器) 設定
站號	-	1（不可重複）
通訊鮑率	9600	9600
資料位元	8 位元	8 位元
同位元檢查	Odd (奇同位)	Odd (奇同位)
停止位元	1	1
資料格式	RTU	RTU

💡 經驗叮嚀：兩端通訊參數只要有一個沒對齊就絕對通不了！建議施工前將參數白紙黑字抄在筆記本上一一確認。

第三步：選擇要讀／寫的參數

確認我們要存取的數值，並於設備通訊手冊中查詢對應的通訊位址與功能碼：

以台達溫控器手冊為例：
手冊在參數旁會直接列出對應的通訊位址，紅框處亦標明了支援的通訊功能碼 03（讀取多個暫存器）：

如果是 Modicon Format 格式的位址：
Modicon Format 規格本身已內含功能碼定義：

• 4XXXX：對應功能碼 03，實體通訊位址 = 數值減去 40001
• 3XXXX：對應功能碼 04，實體通訊位址 = 數值減去 30001（多數設備支援 03 居多，04 通常需另行設定）

⚠️ 注意讀寫權限：有些參數是唯讀（Read Only）或唯寫（Write Only），如果對唯讀參數發送寫入命令，設備會直接回傳通訊錯誤或不回應。

通訊異常時的 3 步排查法

一般來說做到第三步就能正常連線。如果連線失敗，請依序使用以下三招排查：

第四步：檢查錯誤碼 (Exception Code)

當外部裝置無法正確執行收到的命令時，標準 MODBUS 會回傳帶有異常標記的封包：

1. 功能碼最高位元（MSB）會被置為 1（即加上 0x80）：
   例如 PLC 發送功能碼 03，如果發生錯誤，從站會回傳 83，代表該指令執行失敗。
2. 錯誤碼緊接在功能碼之後：
   緊接在 83 後方的那一個 Byte 即為 Exception Code（如 01 功能碼不支援、02 位址非法、03 數值超出範圍等），可在設備手冊中查得具體原因。

📌 請注意：此處指的「MODBUS 通訊錯誤碼」與設備本身的硬體警報碼（Alarm Code）不同，兩者不能混淆。

第五步：用電腦來收發資料

若 PLC 送出命令後完全沒有任何回應，通常是參數設定問題：

• 先將鮑率、站號、同位元重新確認一次。
• 注意：許多儀表或驅動器的通訊參數修改後，必須將儀表重新斷電開機才會生效！

如果參數都確定無誤，建議改用電腦串列埠（USB-RS485）搭配調適工具來排查：

• 側聽模式：監聽 PLC 是否真的有把封包丟出來。
• 模擬模式：用電腦軟體模擬 PLC 指令向從站發送，看從站是否會回應。如果電腦都收不到回傳，代表硬體線路（如 D+/D- 反接、終端電阻）或設定根本有誤。

📺 參考測試影片：RS485 檢測工具程式實作示範

第六步：用示波器量測傳輸訊號

如果電腦能連、但 PLC 連不上，或者現場偶發性通訊中斷，最終絕招就是直接用示波器量實體波形。

MODBUS 底層本質上就是 0 與 1 的二進制方波訊號。透過示波器量測 A/B（D+/D-）差動訊號，可以清楚確認：

• 電平電壓準位是否足夠（排除訊號衰減問題）。
• 方波邊緣是否變形（阻抗不匹配、線路過長未加終端電阻）。
• 波形上是否有變頻器或高頻突波帶來的雜訊干擾。

🔬 實務量測範例參考：示波器抓通訊資料實作