Modbus TCP/IP是一种在工业自动化领域广泛使用的通信协议，它基于TCP/IP协议进行数据传输。Modbus TCP/IP是Modbus协议家族的一部分，主要包括Modbus RTU和Modbus ASCII两种传输模式。在Modbus TCP/IP中，数据以TCP报文的形式在IP网络中传输，使用端口502。
Modbus/TCP规约主要包含以下几个方面的知识点：
1. **通信方式**：Modbus TCP/IP采用客户端/服务器模式进行通信。在通信中，服务器负责响应来自客户端（也称为从设备或从站）的请求。服务器可以是PLC（可编程逻辑控制器）、HMI（人机界面）或任何其他支持Modbus TCP/IP协议的设备。
2. **通信报文格式**：Modbus TCP/IP报文由MBAP（Modbus应用协议报头）和数据单元两部分组成。MBAP报头包含事务标识符、协议标识符、长度字段和单元标识符。数据单元则包含了功能码以及相关的数据字段。
3. **功能码（Function Codes, FC）**：功能码是Modbus协议中用于指定操作类型的代码。例如，功能码3（03）表示读保持寄存器的操作，功能码16（10）表示写单个寄存器的操作。功能码用于指示从设备要执行的具体操作。
4. **数据单元**：数据单元紧跟在MBAP报头之后，包含了具体的数据内容。对于读操作，数据单元包含了从设备的寄存器地址和读取的数量；对于写操作，则包含了要写入的数据。
5. **报文结构**：Modbus TCP报文的结构对于理解协议的实现至关重要。每个报文都由三个主要部分组成：启动符（0x0000），应用程序报头（ADU），以及协议数据单元（PDU）。应用程序报头包含了事务标识符、协议标识符、长度字段和单元标识符。协议数据单元则是实际要发送的数据。
6. **字节序**：Modbus TCP/IP通信中使用的字节序为big-endian，即高位字节在前。例如，一个16位的值0x1234在Modbus报文中会被存储为0x1234，而32位的值0x***会被存储为0x***。
7. **数据封装与解析**：在发送端，Modbus TCP/IP协议需要将数据封装到TCP/IP报文中。而在接收端，则需要从TCP/IP报文中解析出Modbus数据单元，执行相应的操作。
8. **数据校验**：为了确保数据传输的准确性，Modbus TCP/IP使用了CRC-32校验码。发送方在报文的末尾添加CRC校验码，接收方通过计算接收到的报文的CRC来验证数据的完整性。
9. **应用层协议标识符**：Modbus TCP使用0x0000作为应用层协议标识符。
10. **数据传输**：Modbus TCP/IP在工业环境中用于设备之间的数据交换。例如，一个Modicon PLC可以使用Modbus TCP/IP与连接在Intranet上的其他设备通信。
11. **地址与引用**：在Modbus TCP/IP中，每个设备都有一个唯一的地址，用于识别网络中的特定设备。地址范围通常为1到247，而地址0保留为广播地址。引用号用于标识设备中的寄存器或其他数据单元。
12. **标准功能码**：Modbus TCP/IP规范定义了一系列的标准功能码，涵盖了从读写寄存器到读写文件记录的各种操作。例如，功能码1读取线圈状态，功能码5用于强制单个线圈，功能码16用于写多个寄存器。
13. **数据类型**：Modbus TCP/IP支持多种数据类型，包括但不限于线圈、离散输入、输入寄存器、保持寄存器等。每种类型对应不同的功能码和数据操作。
14. **错误处理**：在通信过程中，可能会遇到各种错误，Modbus TCP/IP协议定义了一套错误处理机制，用于处理通信错误和异常情况。
15. **网络拓扑**：Modbus TCP/IP可以运行在各种网络拓扑上，包括星型、总线型和环型拓扑结构。在工业环境中，Modbus TCP/IP通常运行在企业内部网络或工业以太网中。
16. **性能和可靠性的考量**：在设计Modbus TCP/IP通信方案时，需要考虑网络的性能和可靠性。例如，网络的延迟、带宽、丢包率等因素都会影响通信性能。而错误检测、重传机制等则有助于提升通信的可靠性。
了解这些知识点可以帮助工程师和开发者在设计和维护基于Modbus TCP/IP的工业自动化系统时更加高效，确保系统稳定和可靠的运行。
