介绍 Modbus 的数据类型、地址表示方法和功能码

📘 Modbus 数据类型详解

1. 四种基本数据类型

数据类型	英文名称	地址范围	数据位数	读写能力	示例地址	特点
线圈	Coils	00001-09999	1位 (布尔)	读/写	00001, 00002	用于开关量，如继电器、LED
离散输入	Discrete Inputs	10001-19999	1位 (布尔)	只读	10001, 10002	用于开关量输入，如传感器
输入寄存器	Input Registers	30001-39999	16位 (整数)	只读	30001, 30002	用于模拟量输入，如温度
保持寄存器	Holding Registers	40001-49999	16位 (整数)	读/写	40001, 40002	用于配置参数、控制变量

2. 地址表示方法详解

传统标准格式：

00001 = 线圈 1 (Coil #1)
10001 = 离散输入 1 (Discrete Input #1)  
30001 = 输入寄存器 1 (Input Register #1)
40001 = 保持寄存器 1 (Holding Register #1)

简化格式：

00001 → 01, 02, 03...
10001 → 10001, 10002, 10003...
30001 → 30001, 30002, 30003...
40001 → 40001, 40002, 40003...

关于"D1000"：

"D1000" 是 PLC 编程中的地址表示法，不是标准 Modbus 地址：

• D = Data Register（数据寄存器）
• 1000 = 寄存器编号
• 这是 欧姆龙、三菱等 PLC 品牌 的地址格式

对应关系：

D1000 (PLC) ≈ 41000 (Modbus)  ← 通常是保持寄存器
D2000 (PLC) ≈ 42000 (Modbus)

常见 PLC 地址格式对照：

PLC 格式	含义	Modbus 对应
X100	输入继电器	00100 (线圈)
Y200	输出继电器	00200 (线圈)
M300	内部辅助继电器	00300 (线圈)
D1000	数据寄存器	41000 (保持寄存器)
R2000	文件寄存器	42000 (保持寄存器)

3. Modbus 功能码详解

读取功能码：

功能码	名称	读取数据类型	读写能力	用途	示例
01	Read Coils	线圈 (Coils)	只读	读取开关状态	读取地址 00001-00100
02	Read Discrete Inputs	离散输入	只读	读取输入状态	读取地址 10001-10100
03	Read Holding Registers	保持寄存器	只读	读取配置/状态	读取地址 40001-40100
04	Read Input Registers	输入寄存器	只读	读取测量值	读取地址 30001-30100

写入功能码：

功能码	名称	写入数据类型	读写能力	用途	示例
05	Write Single Coil	单个线圈	写入	控制单个开关	写入地址 00001 = ON/OFF
06	Write Single Register	单个寄存器	写入	设置单个参数	写入地址 40001 = 1234
15	Write Multiple Coils	多个线圈	写入	控制多个开关	写入地址 00001-00008
16	Write Multiple Registers	多个寄存器	写入	设置多个参数	写入地址 40001-40005

功能码实际应用示例：

功能码 03 (FC03) - 读保持寄存器：

客户端请求：读取地址 40001-40005 (5个寄存器)
服务端响应：返回 [100, 200, 300, 400, 500] (5个16位值)
用途：读取设备的温度、压力、流量等参数

功能码 06 (FC06) - 写单个寄存器：

客户端请求：写入地址 40001 = 1234
服务端响应：确认写入成功
用途：设置设备的目标温度、报警阈值等

功能码 16 (FC16) - 写多个寄存器：

客户端请求：写入地址 40001-40003 = [100, 200, 300]
服务端响应：确认批量写入成功
用途：批量设置设备参数

4. 在你项目中的体现

服务端 ModbusTcpViewModel.cs：

public ObservableCollection<RegisterData> HoldingRegisters { get; } = new();  // 40001-4xxxx
public ObservableCollection<RegisterData> InputRegisters { get; } = new();    // 30001-3xxxx
public ObservableCollection<CoilData> Coils { get; } = new();               // 00001-0xxxx
public ObservableCollection<CoilData> DiscreteInputs { get; } = new();       // 10001-1xxxx

客户端 ModbusTcpClientViewModel.cs：

public ObservableCollection<string> FunctionCodes { get; } = new()
{
    "读线圈 (FC01)",        // 读取 00001-0xxxx
    "读离散输入 (FC02)",    // 读取 10001-1xxxx  
    "读保持寄存器 (FC03)",  // 读取 40001-4xxxx
    "读输入寄存器 (FC04)",  // 读取 30001-3xxxx
    "写单个线圈 (FC05)",    // 写入 00001-0xxxx
    "写单个寄存器 (FC06)",  // 写入 40001-4xxxx
    "写多个线圈 (FC15)",    // 写入 00001-0xxxx
    "写多个寄存器 (FC16)"   // 写入 40001-4xxxx
};

5. 实际应用场景

工业自动化系统：

PLC (D1000-D1999) → Modbus (41000-41999) → 你的模拟器
温度传感器 → 保持寄存器 40100 (读取功能码 04)
控制阀门 → 线圈 00001 (写入功能码 05)
报警状态 → 离散输入 10001 (读取功能码 02)

总结：

• D1000 = PLC 编程地址，对应 Modbus 保持寄存器 41000
• 功能码 = 定义了读写操作的类型和方式
• 数据类型 = 定义了存储的数据性质和访问权限
• 地址范围 = 定义了不同类型数据的编号空间