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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 Electic)于1979年為使用可編程邏輯控制器(PLC)通信而發(fā)表。Modbus已經成為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準(Defacto)，并日現(xiàn)在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式

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。Modbus已經成為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準(De facto)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。Modbus比其他通信協(xié)議使用的更廣泛的主要原因有:

1.公開發(fā)表并且無版權要求

2.易于部署和維護

3.對供應商來說，修改移動本地的比特或字節(jié)沒有很多限制

Modbus允許多個 (大約240個)設備連接在同一個網(wǎng)絡上進行通信，舉個例子，一個測量溫度和濕度的裝置，并且將結果發(fā)送給計算機，在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng):(SCADA)中，Modbus通常用來連接監(jiān)控計算機和遠程終端控制系統(tǒng)(RTU)

Modbus通信協(xié)議具有以下幾個特點：

?Modbus協(xié)議標準開放、公開發(fā)表且無版稅要求。用戶可以免費獲取并使用Modbus協(xié)議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。

?Modbus協(xié)議支持多種電氣接口，如RS232、RS485、TCP/IP等，還可以在各種介質上傳輸，如雙絞線、光纖、紅外、無線。

?Modbus協(xié)議消息幀格式簡單、緊湊、通俗易懂。用戶理解和使用簡單，廠商容易開發(fā)和集成，方便形成工業(yè)控制網(wǎng)絡。

?可靠性: Modbus 是最古老的工業(yè)自動化通信協(xié)議。它使用和編程簡單，因此學習曲線較低。

?遺留基礎設施:許多制造商在早期自動化方面投入了大量資金。Modbus 對于配置、DLR、節(jié)點、子站和其他基礎設施非常友好，這些基礎設施可能會被新的或更先進的協(xié)議所淘汰。

?快速部署:Modbus可以輕松、立即集成到 SCADA和其他控制系統(tǒng)中

?靈活性: Modbus已適應新興技術。例如，Modbus TCP 可以通過話配器進行轉換，以與LAN 和遠程控制系統(tǒng)集成。它還可以利用基于網(wǎng)絡和基于云的平臺。

?簡單性:由于通信簡單，因此可以輕松擴展到新技術。例如，Modbus TCP/P 由于指令集簡單，部署速度很快。它還可以與以太網(wǎng)配合使用，無需添加芯片或板。

Modbus協(xié)議在工業(yè)自動化、智能建筑、能源管理等領域有著廣泛的應用。在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，Modbus協(xié)議用于連接PLC、傳感器、執(zhí)行器等設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理。在智能建筑領域，Modbus協(xié)議則用于連接樓宇自控系統(tǒng)中的各種設備，如空調、照明、安防等。此外，在能源管理系統(tǒng)中，Modbus協(xié)議也發(fā)揮著重要作用，用于連接電表、水表、氣表等計量設備以及能源管理系統(tǒng)的服務器。

Modbus-RTU協(xié)議

Modbus RTU 協(xié)議是一種開放的串行協(xié)議，廣泛應用于當今的工業(yè)監(jiān)控設備中。該協(xié)議使用 RS-232或RS-485 串行接口進行通信，并得到市場上幾乎所有商業(yè) SCADA、HM、OPC 服務器和數(shù)據(jù)采集軟件Q程序的支持。因此，很容易將 Modbus 兼容設備集成到新的或現(xiàn)有的監(jiān)控應用程序中，并具有即時的軟件支持。

ModbusRTU協(xié)議一般分為兩種接口，一種是RS485,一種是RS232.看下圖：

ModbusTCP通信概述

ModbusTCP是一種基于以太網(wǎng)的Modbus通信協(xié)議，用于工業(yè)自動化系統(tǒng)中設備之間的數(shù)據(jù)傳輸。結合了Modbus協(xié)議的簡單性和以太網(wǎng)的高速傳輸能力。

ModbusTCP通信原理

1.通信架構

Modbus TCP采用客戶端-服務器(Client-Server)架構:① 客戶端(PLC/HMI)發(fā)起請求。

② 服務器(傳感器/執(zhí)行器)響應請求并提供所需數(shù)據(jù)或執(zhí)行指令

2.數(shù)據(jù)幀結構

①事務處理標識符(Transaction ldentifier):匹配請求和響應。

②協(xié)議標識符(Protocolldentifier):通常為0,表示Modbus協(xié)議。

③ 長度字段(Length Field):指示后續(xù)數(shù)據(jù)的長度。

④單元標識符(Unit ldentifier):用于標識目標設備。

⑤功能碼(Function Code):指示執(zhí)行的操作，如讀取、寫入等

⑥ 數(shù)據(jù)域(Data Field): 包含實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

3.通信過程

① 請求: 客戶端發(fā)送包含目標服務器地址、功能碼和相關數(shù)據(jù)的請求幀。

② 響應: 服務器接收到請求后，根據(jù)功能碼執(zhí)行相應操作，并返回響應幀給客戶端。

為什么需要 Modbus？

工業(yè)設備常來自不同廠商，使用私有協(xié)議（如西門子的 S7 協(xié)議、三菱的 CC-Link），導致 “設備孤島”。Modbus 作為通用協(xié)議，提供了統(tǒng)一的通信標準，使得不同品牌的設備無需定制開發(fā)即可互相通信，極大簡化了系統(tǒng)集成難度，降低了成本。