Modbus設定流程

說明：本篇主要針對 Modbus 的設定流程 進行詳細解說。至於其餘通訊底層與協定原理，可直接 Google 查詢或參考：MODBUS介紹。

📌 設定與除錯流程快覽

• 第一步：選定硬體通訊方式（RS232 / RS485 / 以太網等）
• 第二步：設定通訊參數（鮑率、位元數、同位檢查、停止位元、ASCII/RTU）
• 第三步：選擇要讀/寫的參數與對應位址

⚠️ 正常情況下完成前三步即可通訊。若通訊失敗，請接續以下排查步驟：

• 第四步：檢查異常回傳錯誤碼
• 第五步：利用電腦軟體收發資料模擬測試
• 第六步：使用示波器量測實體傳輸訊號波形

STEP 1 選定硬體通訊方式

依照外部裝置與主控裝置具備的介面，選定合適的硬體通訊方式。

💡 架構注意事項：

• RS232：點對點通訊，只能連接一站。
• RS485 / Ethernet：支援匯流排架構，可連接多站。

實務配線範例：

• 主站 (PLC)：COM2 / RS485 (PIN2 D+ / PIN3 D-)

• 從站 (外部裝置)：RS485 (D+ / D-)

⚠️ 注意：兩端通訊硬體介面必須完全一致，絕不可將 RS232 直接與 RS485 混接通訊。

STEP 2 設定通訊參數

雙方通訊參數必須嚴格匹配，常見設定項目如下：

• 站號 (Station ID)：主站不需要；從站必須具備唯一站號。
• 通訊鮑率 (Baud Rate)：常見如 9600 / 19200 / 38400
• 資料位元 (Data Bits)：7 或 8 位元
• 同位檢查 (Parity)：Odd (奇) / Even (偶) / None (無)
• 停止位元 (Stop Bits)：1 / 1.5 / 2
• 傳輸模式 (Format)：ASCII / RTU (若選擇 RTU 模式，資料位元僅能設為 8 位元)

常見設定匹配示範：

主站 (PLC)：鮑率 9600 ｜ 資料位元 8 ｜ 同位檢查 Odd (奇) ｜ 停止位元 1 ｜ 模式 RTU

從站 (溫控器)：站號 1 ｜ 鮑率 9600 ｜ 資料位元 8 ｜ 同位檢查 Odd (奇) ｜ 停止位元 1 ｜ 模式 RTU

⚠️ 重點提示：通訊參數只要有一項不符即無法建立通訊。在設定前建議將清單記錄下來，逐一比對核對。從站站號在同一匯流排上絕對不可重複！

STEP 3 選擇要讀 / 寫的參數與位址

確認需要讀取或控制的參數項目，並查詢硬體手冊確認通訊位址與支援的功能碼（Function Code）。

📖 手冊判讀重點（以台達溫控器為例）：
手冊中參數旁會標明通訊位址，並在標記區域內註明對應的功能碼（例如：讀取常用功能碼 03）。

Modicon 格式位址轉換公式：

Modicon 格式通常已內含功能碼定義：

• 4XXXX (功能碼 03 - 保持暫存器)：實體位址 = 該數值 - 40001

• 3XXXX (功能碼 04 - 輸入暫存器)：實體位址 = 該數值 - 30001

* 一般設備普遍廣泛支援 03 功能碼，04 則依設備可能需額外配置。

⚠️ 讀寫權限注意：部分參數具備保護機制（例如僅供唯讀或僅供寫入）。若對唯讀參數發送寫入請求，會引發錯誤回應或完全無回應。

🚨 遇到問題？排錯與診斷步驟

STEP 4 檢查通訊錯誤碼 (Exception Code)

當指令格式、權限或位址有誤時，外部設備通常會回覆特定格式的 Modbus 錯誤幀。

常見判斷原則：

1. 功能碼最高位元設為 1 (即加上 0x80)：
   例如：PLC 送出功能碼 03，若設備發生異常，回傳的功能碼會變成 83，代表請求發生錯誤。
2. 功能碼後方帶有錯誤代碼：
   在異常功能碼後面會緊接著 1 個 Byte 的錯誤碼（如 01 不支援功能碼、02 無效位址等），可直接對照設備手冊查詢確切原因。

⚠️ 觀念釐清：Modbus 通訊協定錯誤碼與設備本身的系統警報代碼不同，切勿相互混淆。

STEP 5 使用電腦收發與模擬資料

若 PLC 發出指令後完全沒有任何回應，通常是基礎設定異常。請依循以下步驟排除：

⚠️ 重要提醒：某些 PLC 或感測模組在變更通訊設定後，必須完全重新斷電開機才會載入新設定。

若已確認參數無誤但仍無回應，建議透過 USB 轉 RS485/232 轉換器連接電腦診斷：

• 監聽模式：使用電腦接收 PLC 發送的 Raw Data，確認 PLC 是否確實有向外拋送封包。
• 主站模擬：使用電腦通訊除錯軟體（如 Modbus Poll 等）模擬發送指令給從站設備，觀察外部設備是否會正常回應。

💡 結論歸納：若電腦模擬發送指令給設備仍完全無回應，代表問題必定出在外部硬體接線或設備端通訊參數。

參考影音教學：RS485檢測工具程式

STEP 6 使用示波器量測實體訊號

當遇到「電腦測正常但 PLC 不行」、或通訊時好時壞、大量遺失封包等疑難雜症時，底層實體訊號就是最終判斷依據。

訊號量測關鍵：

Modbus 底層傳輸本質上依舊是 high/low (0 與 1) 的差動電壓訊號。透過示波器鉤接量測，可即時分析：

• 波形方波邊緣是否變形鈍化（代表負載電容過大或終端電阻配置不當）
• 是否有突波或嚴重的現場電磁干擾 (EMI)
• 長距離傳輸產生的訊號嚴重衰減問題

實務操作範例：示波器抓通訊資料