MODBUS/TCP协议的使用方法及特点

　　MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的 “Intranet”和“Internet”环境中MODBUS报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s，I/O模块，以及连接其它简单域总线或 I/O模块的网关服务的。

　　Modbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA(Interface for Distributed Automation，分布式自动化接口)组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。在我国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。据不完全统计：截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个。

　　Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。此协议定义了一个控制器能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。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程,如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。

　　MODBUS/TCP协议是作为一种(实际的)自动化标准发行的。Modbus协议是一种已广泛应用于当今工业控制领域的通用通讯协议。通过此协议，控制器相互之间、或控制器经由网络(如以太网)可以和其它设备之间进行通信。Modbus协议使用的是主从通讯技术，即由主设备主动查询和操作从设备。一般将主控设备方所使用的协议称为Modbus Master，从设备方使用的协议称为Modbus Slave。典型的主设备包括工控机和工业控制器等;典型的从设备如PLC可编程控制器等。Modbus通讯物理接口可以选用串口(包括RS232和RS485)，也可以选择以太网口。其通信遵循以下的过程：

　　●　主设备向从设备发送请求

　　●　从设备分析并处理主设备的请求，然后向主设备发送结果

　　●　如果出现任何差错，从设备将返回一个异常功能码

　　Modbus 通信协议特点

　　Modbus 协议定义了一个控制器能够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。因此，底层通信方式可以使用 RS232，RS485 等串行链路，也可以使用 TCP/IP 以太网链路。现在 Modbus 网络上通信时，控制器必须要知道该网络中其他设备的地址，才能识别按地址发来的消息，并作出相应行为。

　　简单来说，Modbus 通信协议具有以下几个特点：

　　Modbus 协议标准开放、公开发布且无版税要求，用户可以免费获取并使用 Modbus 协议，不需要缴纳许可证费用;

　　Modbus 最开始使用 RS232，RS485 等串行链路作为底层通信方式，串行总线的接口芯片成本低，而且布线也简单方便;

　　Modbus 协议只支持多种电气接口，如 RS232、RS485、TCP/IP 等，还可以在各种介质上传输，如双绞线、光纤、红外、无线电等;

　　Modbus 是简单的应用层协议，其协议消息格式简单、紧凑、通俗易懂，便于用户理解和使用、厂商开发和集成，方便形成工业控制网络。

　　MODBUS支持的部分功能代码：

　　以十进制表示。功能码可以分为位操作和字操作两类。位操作的最小单位为BIT，字操作的最小单位为两个字节。

　　【位操作指令】 读线圈状态01H，读(离散)输入状态02H，写单个线圈06H和写多个线圈0FH。

　　【字操作指令】 读保持寄存器03H，写单个寄存器06H，写多个保持寄存器10H。

　　MODBUS报文模型

　　这里要明白两个缩略词：“ADU”“PDU”

　　ADU： 应用数据单元

　　PDU： 协议数据单元

　　Modbus协议两种传输方式

　　常用的MODBUS通讯规约有两种，一种是MODBUS ASCII，一种是MODBUS RTU。每个设备必须都有相同的传输模式。所有设备都支持RTU模式，ASCII传输模式是选项。

　　(1)ASCII传输方式

　　Modbus串行链路的设备被配置为使用ASCII模式通信时，报文中的每8位字节以两个ASCII字符发送。例：字节0X5B会被编码为两个字符：0x35和0x42进行传送(ASCII编码0x35="5"，0x42="B")，这样传输效率会降低。

　　在ASCII模式，报文用特殊的字符区分帧起始和帧结束。一个报文必须以一个‘冒号’(：)(ASCII十六进制3A)起始，以‘回车-换行’(CRLF)对(ASCII十六进制0D和0A)结束。设备连续的监视总线上的‘冒号’字符。当收到这个字符后，每个设备解码后续的字符一直到帧结束。报文中字符间的时间间隔可以达一秒。如果有更大的间隔，则接受设备认为发生了错误。

　　(2)RTU传输方式

　　当设备使用RTU(RemoteTerminalUnit)模式在Modbus串行链路通信，报文中每个8位字节含有两个4位十六进制字符。这种模式的主要优点是较高的数据密度，在相同的波特率下比ASCII模式有更高的传输效率。每个报文必须以连续的字符流传送。

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