modbus协议中文详细解释文档

### Modbus协议中文详细解释 #### 一、引言 Modbus协议作为一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，自1979年推出以来，已成为工业串行链路的事实标准之一。该协议主要运行在OSI模型的第七层，即应用层，支持不同类型的总线或网络之间的客户机/服务器通信模式。 #### 二、Modbus协议的基本概念 1. **协议框架**： - **应用层**：Modbus协议的核心部分，定义了报文传输的基本规则。 - **传输层**：通常使用TCP/IP协议或RS-232/485等串行通信接口。 - **网络层**：如以太网II/802.3等。 - **物理层**：根据不同的传输媒介，如EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A等。 2. **通信方式**： - **主站/从站**：Modbus通信采用主站-从站架构，其中主站发起通信请求，从站响应请求。 - **请求/响应**：所有的通信都是基于请求-响应机制进行的。 3. **网络体系结构**： - 支持多种网络类型，如以太网上的TCP/IP、异步串行传输（RS-232/485）、MODBUS PLUS（高速令牌传递网络）等。 4. **缩略语**： - **ADU**（Application Data Unit）：应用数据单元。 - **HDLC**（High-Level Data Link Control）：高级数据链路控制。 - **HMI**（Human Machine Interface）：人机界面。 - **IETF**（Internet Engineering Task Force）：因特网工程任务组。 - **MB**（MODBUS）：Modbus协议。 - **MBAP**（MODBUS Protocol Data Unit）：Modbus协议数据单元。 - **PDU**（Protocol Data Unit）：协议数据单元。 - **PLC**（Programmable Logic Controller）：可编程逻辑控制器。 - **TCP**（Transmission Control Protocol）：传输控制协议。 #### 三、Modbus协议的关键特性 1. **报文格式**： - **ADU**（应用数据单元）包含PDU（协议数据单元）和其他特定于传输层的信息。 - **PDU**由地址域、功能码、数据和差错校验组成。 2. **地址域**：标识接收方设备的地址。 3. **功能码**：定义了将要执行的操作类型。有效值为1-255，其中128-255为异常响应预留。 4. **数据**：包含了实际要处理的数据。 5. **差错校验**：确保数据传输的准确性。 #### 四、Modbus通信过程详解 1. **请求格式**： - 客户机创建包含地址、功能码和数据的ADU，并发送给服务器。 - 功能码指示服务器执行何种操作。 2. **响应格式**： - 若没有错误，服务器将使用相同的功能码返回包含结果的数据。 - 若出现错误，则返回异常码。 3. **示例**： - 客户机可以通过Modbus协议读取一组离散输入/输出的状态，或读/写一组寄存器的数据。 - 服务器响应时，会使用功能码指示是正常响应还是异常响应。 #### 五、Modbus协议的应用场景 1. **工业自动化领域**：广泛应用于PLC、HMI、驱动器、输入/输出设备之间的通信。 2. **网络互联**：通过网关实现在不同总线或网络间的数据交换。 #### 六、总结 Modbus协议以其简单、可靠的特点，在工业自动化领域得到了广泛应用。通过对Modbus协议的理解和掌握，可以更好地利用其进行设备间的通信，实现数据的有效传输和处理。无论是对于初学者还是经验丰富的工程师来说，深入理解Modbus协议的原理及其应用都是非常有价值的。