Modbus TCP 對應表

📅 最後更新：2026-05-11 | 📌 負責人：KC

此文件描述 MES I/O Gateway 的 Modbus TCP 雙向通訊規格：

• Server (Slave) 側：Gateway 開 listen socket，外部 HMI/SCADA 連進來讀寫內部 IO（§2-§4）
• Client (Master) 側：Gateway 主動連外部 Modbus TCP slave，把 register 值橋接到內部變數池（§7，2026-05-11 補上）

#1. 架構特色 (v5.9)

為兼顧系統輕量性與最大擴充彈性，本專案採用 0-based 固定位址對映 (Fixed Address Map) 與 Base-16 偏移法，確保主機與未來擴充模組之位址空間絕不衝突。HMI 或 SCADA 得以直接對指定位址讀寫以完成控制與狀態蒐集。

#2. 暫存器映射全域總覽 (Register Map)

#3. 實體 I/O 詳細位址分佈 (0x, 1x, 3x)

Gateway 主機與 5 組擴展模組的實體 I/O 透過 「每模組 16-bit 為一個區間」 進行無縫排列。 若 HMI 需操作「Expansion 0」的第 1 個 DO，請寫入位址 16 + 0 = 16。

[AI (Input Register) 補充說明]： 內部 ADC 精度為 12-bit (0-4095) 轉換為 0-10V。為了與 16-bit 暫存器系統接軌，主機的 3x AI 數值已經乘以 16 倍，輸出範圍為 0 ~ 65520 (等比例對應 0~10V)。

#4. 虛擬數據位址分佈 (4x Holding Registers)

系統提供大量 (1024 槽位) 高速陣列 SRAM 空間供 Modbus TCP 存取，適合用作 Rule Engine 聯動目標或 TCP Parser 資料傾印。建議的規劃區段如下：

#4.1. TCP 通道 (TCP I/O) 暫存器配置原則

當通道選擇協議為 Modbus TCP 時，代表該通道會在 MES I/O Gateway 本機的 4x Holding Registers 空間中配置一塊區域，這使 Gateway 本身做為一個 Modbus Server (Slave) 供外部設備（HMI / SCADA）連線訪問。

配置規則 (自動指派機制)：

• 方向為「📥 輸入」：如果您將 Holding Register 設為 0 (自動分配)，韌體會從 100 開始尋找空位配發。外部圖控即可透過存取這段位址，將最新的狀態資訊寫入給 Gateway 以觸發內部規則（被動抓取信號）。
• 方向為「📤 輸出」：如果您將 Holding Register 設為 0 (自動分配)，韌體會從 200 開始尋找空位配發。外部圖控即可透過存取這段位址，讀取出本通道最新的產出資料或是經過 Converter 轉換完成的緩衝數據。

(註：若您有多字組長度需求，例如連續 8 個 Words，SCADA 直接對該起始分配位址進行連續區塊存取即可。)

#5. 常見問答 (FAQ)

• Q: HMI 面板要求打「偏移量」，我需要加 1，還是加 40001？ A: MES I/O Gateway 遵從工業標準的 Zero-based Addressing。請直接在「位址 (Address)」欄位填入本表列出的數字 (0、16、32...)。若您的軟體要求格式如 40001、10017，請注意那些通常是 1-based (加一偏移)，本系統一律以最純粹的 Base-Address 0 為設計核心。

#6. 測試與驗證（2026-05-11 補）

由於缺乏實機 Modbus TCP 治具，採用 pymodbus 模擬器 跑端到端：

可用上述腳本對 Gateway :502 做端到端讀寫驗證,smoke_test.sh 會產出涵蓋與缺口報告。

#7. Client 側（Gateway 當 Master 連外部 Slave）

對應 firmware modbusTcpTargets[]、設定頁「Modbus TCP Targets」區塊（WI-043 / WI-051）。

Gateway 可同時對多個外部 Modbus TCP slave 設備發起連線並輪詢。每個 target 在配置中包含：

讀進來的值會橋接到內部變數池（VAR0~VAR15），可被 RuleEngine 當 signal source 使用。

#7.1 限制與設計原則

• 單向讀取為主：目前 Client 側只支援讀 (FC03/FC04)，寫入請走 RS485 路徑（透過 Converter 回寫 RS485 暫存器,32 位元值跨兩暫存器並需注意 Endianness）。Modbus TCP 寫入是後續延伸（暫無需求）
• 連線失敗 retry：失敗會自動退避重試，連續 N 次失敗會在 UI 顯示告警
• target 數量上限：目前韌體預留 4 個 slot

#7.2 Client telemetry（WI-117 Gap 5，v5.9.97+）

GET /api/modbus-tcp/targets 回傳的每個 target object 額外帶下列欄位（皆為 runtime，不存檔）：

POST /api/modbus-tcp/targets 改動目標設定時，所有上述計數會被歸零。

詳細 UI 操作流程見操作手冊 Modbus TCP 章節。

#8. Server 側即時連線指標（WI-117 Gap 1，v5.9.97+）

GET /api/system 回傳新增 modbusTcp 物件：

{
  "modbusTcp": {
    "port": 502,
    "running": true,
    "connections": 1,
    "requestCount": 1234,
    "errorCount": 2,
    "acceptedCount": 7,
    "rejectedUnitCount": 0,
    "lastRequestMs": 12345678,
    "lastClient": "192.168.51.10"
  }
}

#9. Unit ID 政策（WI-117 Gap 3，v5.9.97+）

Modbus TCP 慣例：

被拒絕的請求會累加到 /api/system → modbusTcp.rejectedUnitCount，方便 SCADA 整合排錯。