modbus通讯协议

### Modbus通讯协议详解 #### 一、Modbus协议简介 Modbus协议是一种广泛应用于电子控制器之间的通用通信标准。该协议使得不同的控制器能够通过网络（如以太网）相互通信，同时也支持控制器与网络上的其他设备之间的通信。随着工业自动化的发展，Modbus已经成为了一种通用的工业标准，允许不同制造商生产的控制设备可以通过工业网络进行连接和集中监控。 **特点：** - **通用性**：Modbus协议定义了控制器能够识别并使用的消息结构，无论这些通信是通过何种网络进行的。 - **兼容性**：它规定了控制器请求访问其他设备的过程、如何响应来自其他设备的请求以及如何检测错误和记录错误。 - **灵活性**：Modbus协议制定了消息域的格式和内容，适用于多种网络环境。 - **地址识别**：在Modbus网络上通信时，协议要求每个控制器必须知道自身的设备地址，以便识别并处理发送至该地址的消息。 - **响应机制**：如果需要响应，控制器会生成相应的反馈信息，并使用Modbus协议发出。 #### 二、Modbus网络传输 **1. 在Modbus网络上传输** - **标准接口**：标准的Modbus接口通常使用RS-232C兼容的串行接口，该接口定义了连接器针脚、电缆规格、信号位、传输速率、奇偶校验等参数。 - **主从技术**：Modbus网络采用主从技术，即只有一个设备（主设备）能够初始化传输（发起查询）。其他设备（从设备）则根据主设备的查询数据做出响应。 - **典型应用**：常见的主设备包括主机和可编程仪表，而从设备通常是可编程控制器。 - **消息格式**：Modbus协议定义了主设备查询的格式，包括设备地址（或广播地址）、功能代码、发送的所有数据以及错误检测域。从设备的响应消息也遵循类似的格式，包括确认动作的域、要返回的数据和错误检测域。若消息接收过程中出现错误或从设备无法执行命令，它将构建错误消息并作为响应发送。 **2. 在其他类型网络上传输** - **对等技术**：在其他类型的网络上，控制器使用对等技术进行通信，这意味着任何控制器都能够初始化与其他控制器的通信。在这种情况下，控制器可以在单次通信中既作为主设备也可以作为从设备。 - **内部通道**：多个内部通道的存在允许同时进行多个传输过程。 - **消息结构**：即使网络通信方法是对等式的，Modbus协议仍然维持了主从原则。当一个控制器发送消息时，它作为主设备，并期待从从设备得到响应；当它接收到消息时，则构建一个从设备的响应格式并返回给发送控制器。 #### 三、查询—回应周期 **1. 查询** 查询消息中的功能代码指示被选中的从设备要执行的功能。数据段包含了从设备执行特定功能所需的附加信息。例如，功能代码03表示从设备应读取保持寄存器并返回其内容。数据段中需要包含从哪个寄存器开始读取以及要读取多少个寄存器的信息。 **2. 回应** - **正常回应**：如果从设备产生了正常的回应，那么在回应消息中的功能代码就是对查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据，比如寄存器的值或状态。 - **错误回应**：如果发生错误，功能代码会被修改以指示这是一个错误响应，数据段中则包含了描述错误的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容的有效性。 #### 四、两种传输方式 **1. ASCII模式** 在ASCII模式下，每个字符被编码为两个ASCII字符（例如：0x30被编码为“30”）。消息帧由地址、功能代码、数据数量和数据组成，每个部分由ASCII字符表示。 **2. RTU（远程终端单元）模式** RTU模式使用二进制格式传输数据，更紧凑且传输效率更高。消息帧由起始位、设备地址、功能代码、数据和CRC校验码组成，使用十六进制的09到AF字符表示。RTU模式下的消息发送需要以至少3.5个字符时间的停顿开始，以确保消息之间的清晰分隔。网络设备不断监测总线，包括在停顿期间。当接收到第一个域（地址域）时，每个设备都会解码以确定是否是发往自己的消息。 Modbus协议提供了一种灵活、可靠的方式来实现不同制造商生产的控制设备之间的通信，支持各种网络环境下的数据交换，是工业自动化领域不可或缺的一部分。