本文在对Modbus-RTU协议中使用的错误校验方式--循环冗余校验CRC生成原理分析的基础上，主要就采用西门子PLC S7-200程序实现循环冗余校验功能进行了介绍。
Modbus是工业领域的一种标准通信协议，许多工业设备包括PLC、变频器、触摸屏、智能仪表等都使用Modbus协议作为它们之间的通信标准。该协议规定网络中只允许存在一个主站，其它设备均为从站。
在以上几种设备组成的网络中，笔者一般以PLC作为主站。由于西门子S7-200型PLC功能强大，可靠性高，易于连接成网络，于是以S7-200型PLC为Modbus主站，访问变频器、智能仪表等设备，读取其中重要数据。为了保证传输数据的正确性，必须在S7-200型PLC中校验读取数据的准确性，于是就引入了PLC程序用以实现Modbus -RTU循环冗余校验。
Modbus 是一种串行异步通讯协议，是工业控制器网络协议中的一种通用工业标准。此协议定义了一个能供控制器认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的；描述了一控制器请求访问其他设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，则侦测并记录错误；制定了消息域格局内容的公共格式。
控制器通信使用主—从技术，即仅一设备（主设备）能初始化传输（查询），其它设备根据主设备查询提供的数据作出响应。通过这种协议，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行相互通信。Modbus有两种传输方式：ASCII和RTU。
为保证传输过程的正确性，需要对通信过程进行差错控制。差错控制最常用的方法是自动请求重发方式（ARQ）、向前纠错方式（FEC）和混合纠错方式（HEC）。在传输过程误码率比较低时，用FEC方式比较理想；在传输过程误码率较高时，采用FEC方式容易出现“乱纠”现象。
在许多数字通信中，广泛采用ARQ方式，此时的差错控制只需要检错功能。实现检错功能的差错控制方法很多，传统的有：奇偶校验、校验和检测、重复码校验、恒比码校验及行列冗余码校验等。这些方法都是增加数据的冗余量，将校验码和数据一起发送到接受端。接受端对接受到的数据进行相同校验，再将得到的校验码和接受到的校验码比较，如果二者一致则认为传输正确。
但这些方法都有各自的缺点，误判的概率比较高。HEC方式则是ARQ和FEC的结合。编码简单且误判概率很低，在通信系统中得到了广泛的应用。
ASCII方式的错误检测是采用纵向冗长检测（LRC）方法对消息内容计算得出的；RTU方式的错误检测是通过对消息内容进行循环冗余校验（CRC）得出的。循环冗余校验CRC（Cyclic Redundancy Check）是由分组线性码的分支而来，其主要应用是二元码组。CRC校验码的编码方法是用待发送的二进制数据除以生成多项式，将最后的余数作为CRC校验码。
CRC域是两个字节，包含一16位的二进制值，它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。
通过对一个16位寄存器预装载全1来启动CRC计算。然后，开始将后续报文中的8位字节与当前寄存器中的内容进行计算，仅每个字符中的8位数据参与生成CRC的计算，起始位、停止位以及奇偶校验位均不参与生成CRC计算。
CRC产生过程中，每个8位字符都单独和寄存器内容相异或，结果向最低有效位方向移动，最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测，如果LSB为1，寄存器单独和预置的值异或一下；如果LSB为0，则不进行异或运算。整个过程要重复8次。在最后一位（第8位）完成后，下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相异或。最终寄存器中的值是消息中所有字节都执行之后的CRC值。
在MODBUS-RTU中经常使用CRC-16作为错误校验手段，采用的CRC-16多项式是16进制A001（即二进制1010000000000001）。生成CRC-16校验字节的步骤如下：
假设消息中第一个8位数据地址为VB2600，第二个、三个等数据地址相应为VB2601、VB2602、VB2603等等，数据个数保存在寄存器VW2522中。
3.1调入一个16位寄存器VW2500，其中所有位设为“1”（即初始值为16进制FFFF）；
3.2把VB2600的值与VW2500的低位字节进行异或，运算结果放入VW2500；
3.3 把VW2500的值采用SHR-W指令向右移一位，结果仍存入VW2500；
3.4 若移出的数值是“1”，则当前的VW2500与CRC-16多项式A001进行异或运算，结果仍存入VW2500；若移出的数值是“0”，则不进行异或，重新返回第3步；
3.5采用FOR-NEXT循环语句，重复执行第3和4步，总共执行8次，把结果存入VW2500；
上面计算出来的结果是第一个8位数据的异或结果，其它几个连续的8位数据根据以上运算方法再采用一个FOR-NEXT循环语句计算，循环次数设为VW2522。
3.6 把第二个8位数据VB2601与上面第5步计算的结果相异或，结果存入VW2500；
3.7重复执行第3至5步，把结果存入VW2500。
当VW2522数据个数在三个或以上时，重复执行第6至7步，最后的结果存入VW2500。
4.1建立一个数据指针VD2530，把消息的n个8位数据的起始地址VB2600传送至VD2530。建立一个FOR-NEXT外循环语句，循环次数设为VW2522。
4.2给16位寄存器VW2500赋上初始值：16#FFFF，并与第1个8位数据VB2600进行异或；第二个8位数据VB2601则与上一个8位数据循环运算的结果VW2500相异或。
4.3再建立一个FOR-NEXT内循环语句，循环次数设为8，对数据进行移位异或运算。
4.4把数据指针地址加1，指向下一个8位数据，然后进入下一个循环。
4.5当n个8位数据的循环运算完毕，CRC校验结果保存在VW2590里，此结果高位字节在前；如果将该CRC值放置到报文中时，必须交换高位和低位字节。
以上介绍的是CRC校验在西门子PLC S7-200的程序中是如何实现的。在运行PLC时，按下“状态表监控”命令，出现状态表监控画面，输入几个8位数据和1个数据位数，把它们写进PLC，即可在VW2590寄存器中得到一个16位的CRC值（高位字节在前）。
通过上述CRC校验程序，S7-200型PLC对所读取的变频器、智能仪表的数据进行一一校验，从而保证了该网络上的各种设备能正常连续地工作。
（摘编自《电气技术》，原文标题为“MODBUS-RTU循环冗余校验的PLC程序实现”，作者为周长忠、邵惠鹤、刘彩霞。）
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