Modbus 功能碼與暫存器記憶體映射完全指南：FC01~FC16 讀寫與 0X/1X/3X/4X 定址解析

一、Modbus 四大記憶體區塊分區模型

Modbus 協定將設備內部的數據結構抽象化為四大獨立的記憶體區域（Memory Mapping）。理解這四大分區是編寫 PLC 通訊程式與設備對接的基礎。

1. 0X 線圈 (Coils)：可讀、可寫的 1-Bit 開關量。傳統 PLC 位址 00001 ~ 09999，常用於控制繼電器、馬達啟停或警報燈號。
2. 1X 離散輸入 (Discrete Inputs)：只讀的 1-Bit 開關量。傳統 PLC 位址 10001 ~ 19999，用於讀取極限開關、光電感測器狀態。
3. 3X 輸入暫存器 (Input Registers)：只讀的 16-Bit 字元量。傳統 PLC 位址 30001 ~ 39999，用於讀取感測器即時數值（如即時溫度、壓力、電壓）。
4. 4X 保持暫存器 (Holding Registers)：可讀、可寫的 16-Bit 字元量。傳統 PLC 位址 40001 ~ 49999，用於設定 PID 參數、目標溫度與設備組態。

二、常用功能碼 (Function Codes, FC) 讀寫邏輯

功能碼（Function Code）在 Modbus 封包中佔用 1 個 Byte，告知從站欲發起的運作指令：

• FC 01 (0x01) : 讀取線圈 (Read Coils)
• FC 02 (0x02) : 讀取離散輸入 (Read Discrete Inputs)
• FC 03 (0x03) : 讀取保持暫存器 (Read Holding Registers) - 最常用！
• FC 04 (0x04) : 讀取輸入暫存器 (Read Input Registers)
• FC 05 (0x05) : 寫入單一線圈 (Write Single Coil)
• FC 06 (0x06) : 寫入單一暫存器 (Write Single Register)
• FC 15 (0x0F) : 寫入多個線圈 (Write Multiple Coils)
• FC 16 (0x10) : 寫入多個暫存器 (Write Multiple Registers)

三、Modbus 暫存器區塊與功能碼對照表

下表整理 Modbus 四大區域長度與功能碼對照：

四、異常碼回應機制 (Exception Codes 0x81~0x86)

當 Master 發送無效請求時，Slave 會回傳最高位置 1 的異常功能碼（原功能碼 + 0x80）：

• 0x83 異常回應：代表原功能碼 0x03 執行出錯。
• 常見 Exception Code 代碼：
• 01 (ILLEGAL FUNCTION)：從站韌體不支援該功能碼。
• 02 (ILLEGAL DATA ADDRESS)：請求的暫存器位址超出設備支援範圍。
• 03 (ILLEGAL DATA VALUE)：寫入數值超出範圍或長度錯誤。
• 04 (SLAVE DEVICE FAILURE)：從站內部硬體發生未預期故障。

五、32-Bit 浮點數 (Float) 與 Byte Swap 順序處理 SOP

Modbus 原生暫存器為 16-Bit (2 Bytes)。當需傳輸 32-Bit 浮點數（IEEE 754 Float）時，必須佔用 2 個連續暫存器。

不同廠商的 PLC 與儀表大端/小端（Big-Endian / Little-Endian）排列順序不同：

1. AB CD：Big-Endian (高位在先)
2. CD AB：Little-Endian Byte Swap (低 Word 在先)
3. BA DC：Big-Endian Byte Swap
4. DC BA：Little-Endian (低位在先)

對接 SOP：若讀取到的浮點數顯示為 NaN 或巨大異常數值，代表 Byte Swap 順序不匹配。請在軟體中切換 Word/Byte 顛倒選項即可恢復正常。