對(duì)于工控行業(yè)的朋友來說，Modbus協(xié)議可謂是耳熟聞詳?shù)囊粋€(gè)詞，很多人聽過次協(xié)議，但是不清楚具體是干什么的，是什么意思，今天我們一起來聊一聊什么是Modbus協(xié)議。
首先，我們來看一下三個(gè)問題：
Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon公司（現(xiàn)在的施耐德電氣 Schneider Electric）于1979年為使用可編程邏輯控制器（PLC）通信而發(fā)表的一種總線協(xié)議。
Modbus通信協(xié)議已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)（De facto），并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式（一種行業(yè)規(guī)范）。此外，還具有三大特點(diǎn)：
①公開發(fā)表并且無版權(quán)要求
②易于部署和維護(hù)
③修改移動(dòng)本地的比特或字節(jié)沒有很多限制
概括來講，Modbus協(xié)議就是一種用于工業(yè)控制的協(xié)議，Modbus具有免費(fèi)使用、上手簡(jiǎn)單、需改方便三大特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛使用。
Modbus協(xié)議都是用于通信的，就比如我們使用的語言，就可以看做是一種協(xié)議，作用是讓使用這種語言的人都能聽懂。比如我們之間定義了一個(gè)協(xié)議，“1”是向左，“2”是向右，我給你一個(gè)“1”，如果你沒有這個(gè)協(xié)議，就只知道是“1”，而你有這個(gè)協(xié)議就知道是讓你向左。
Modbus協(xié)議主要分為Modbus TCP、Modbus RTU、Modbus ASCII、Modbus Plus四種。
Modbus協(xié)議是主從方式通信，也就是說，不能同步進(jìn)行通信，總線上每次只有一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，即主機(jī)發(fā)送，從機(jī)應(yīng)答，主機(jī)不發(fā)送，從機(jī)應(yīng)答完畢后，總線上就沒有數(shù)據(jù)通信。
例如，一個(gè)RS485總線上有一個(gè)主機(jī)，20個(gè)從機(jī)，主機(jī)查詢其中一個(gè)從機(jī)，首先必須得給這些從機(jī)分配一個(gè)地址(每個(gè)地址必須唯一)，分配好地址后，主機(jī)要查詢一個(gè)從機(jī)狀態(tài)（05），然后數(shù)據(jù)下發(fā)給從機(jī)（5號(hào)），從機(jī)（5號(hào)）得到主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后對(duì)應(yīng)地址的從機(jī)（5號(hào)）回復(fù)，主機(jī)得到從機(jī)數(shù)據(jù)，這樣就是一個(gè)主機(jī)到從機(jī)的通信過程。
Modbus TCP協(xié)議是用于管理和控制自動(dòng)化設(shè)備的，它覆蓋了使用TCP/IP協(xié)議的“Intranet”和“Internet”環(huán)境中Modbus報(bào)文的用途，Modbus RTU協(xié)議運(yùn)行于以太網(wǎng)。
Modbus TCP使用TCP/IP和以太網(wǎng)在站點(diǎn)間傳送Modbus報(bào)文，Modbus TCP結(jié)合了以太網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP以及以Modbus作為應(yīng)用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)表示方法。Modbus TCP通信報(bào)文被封裝于以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)包中。與傳統(tǒng)的串口方式，Modbus TCP插入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Modbus報(bào)文到TCP報(bào)文中，不再帶有數(shù)據(jù)校驗(yàn)和地址。
Modbus協(xié)議是運(yùn)行于設(shè)備間的協(xié)議，或者說設(shè)備間必須要有Modbus RTU協(xié)議！這是Modbus協(xié)議上規(guī)定的，且默認(rèn)模式必須是RTU協(xié)議。幀結(jié)構(gòu)一般由地址、功能碼、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)組成。
地址用于區(qū)分設(shè)備，占用一個(gè)字節(jié)，范圍0-255，其中有效范圍是1-247，其他有特殊用途，比如255是廣播地址(廣播地址就是應(yīng)答所有地址，正常的需要兩個(gè)設(shè)備的地址一樣才能進(jìn)行查詢和回復(fù))。
功能碼占用一個(gè)字節(jié)，意義在于指示這個(gè)指令的功能。
數(shù)據(jù)根據(jù)功能碼確認(rèn)，不同的功能碼有不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
校驗(yàn)位是為了保證數(shù)據(jù)不出現(xiàn)錯(cuò)誤而增加的。校驗(yàn)位將前面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，看數(shù)據(jù)是否一致，如果一致，就說明這幀數(shù)據(jù)是正確的，再進(jìn)行回復(fù);如果不一樣，說明數(shù)據(jù)在傳輸過程中出了問題，數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯(cuò)誤。
Modbus ASCII協(xié)議是建立在Modbus RTU協(xié)議上的，是將指令轉(zhuǎn)換為ASCII字符進(jìn)行傳輸?shù)?。比如Modbus RTU協(xié)議需要傳輸“12”，只需要一個(gè)字節(jié)；Modbus ASCII協(xié)議需要將“1”轉(zhuǎn)換為“31”，“2”轉(zhuǎn)化為“32”，再進(jìn)行傳輸，需要占用兩個(gè)字節(jié)，因此Modbus ASCII效率不高，使用率較低。
總的來看，Modbus RTU協(xié)議和Modbus ACSII協(xié)議都是基于232和485鏈路的，所以其通訊模式半雙工，一般是主機(jī)和從機(jī)的模式。其差別就是其字節(jié)的格式不同，一個(gè)是16進(jìn)制的數(shù)據(jù)，一個(gè)是ASCII數(shù)據(jù)。
Modbus PLUS協(xié)議一般被稱為MB+，是一種高速現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，也是一種典型的令牌總線網(wǎng)，針對(duì)工業(yè)控制應(yīng)用的本地局域網(wǎng)系統(tǒng)。它允許計(jì)算機(jī)、可編程序控制器和其他數(shù)據(jù)源以對(duì)等方式進(jìn)行通信，設(shè)備通過"令牌"的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，嚴(yán)格定義了令牌的傳遞方式、數(shù)據(jù)校驗(yàn)以及通信接口等方面的參數(shù)。數(shù)據(jù)傳送速率達(dá)1Mbit/s，傳輸介質(zhì)一般為為雙絞線、同軸電纜或光纖。
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