在使用Modbus協議編程的時候，會遇到諸如40001、10001之類的地址，比如前面的文章《實例：S7-200 SMART通過Modbus-RTU讀取溫濕度傳感器數據》，讀取溫濕度傳感器的寄存器地址用的是40001，這究竟是代表什么意思呢？今天這篇文章，我們來談談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。

深入理解Modbus協議的數據模型和地址模型，西門子plc的通訊
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：

 
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：00001~09999；

離散量輸入地址范圍：10001~19999；

輸入寄存器地址范圍：30001~39999；

保持寄存器地址范圍：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：

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