MODBUS-TCP协议解析

MODBUS-TCP协议是工业自动化领域广泛使用的通信协议，它由MODICON公司在1979年推出，并在1996年由施耐德公司发展为基于以太网的TCP/IP版本，即Modbus-TCP。该协议是应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU（远程终端单元）和TCP三种报文类型。尽管Modbus协议并未定义物理层，但支持多种物理接口，如RS232、RS422、RS485和以太网口。 在TCP/IP上实现Modbus协议时，它遵循网络协议栈的标准结构，如ISO/OSI七层模型中的应用层。Modbus-TCP协议将消息结构映射到TCP/IP协议栈中，具体来说，应用层的Modbus协议与TCP层交互，TCP层负责数据的可靠传输，而IP层处理网络层的数据包路由。此外，Modbus-TCP也适应了以太网的物理层标准，如Ethernet II或802.3。 Modbus协议采用Master/Slave通信模型，其中主站（Master）发起通信请求，从站（Slave）接收并响应。每个从站拥有一个唯一的地址，范围从1到247，地址0用于广播消息，使得所有从站都能接收到。主站可以发送广播请求，让所有从站接收，也可以单播请求给特定的从站。 协议数据单元（PDU）是Modbus协议的核心部分，它定义了一个与底层通信机制无关的简单数据格式。PDU通常包含地址、功能码和数据，以及可能的校验码。在TCP/IP上，PDU被封装在应用数据单元（ADU）中，ADU可能包含额外的头部信息以适应网络传输。 Modbus-TCP的事务处理过程包括正常响应和异常响应。正常响应中，服务器会返回与请求相同的功能码，加上响应数据。若检测到错误，服务器会设置功能码的最高位为1，返回异常码，以指示错误类型。 在串行链路上，如RS485和RS232，Modbus协议的实现模型遵循主-从架构。主站可以发起多个Modbus事务处理，但同一时刻只允许一个事务进行。从站只能在接收到主站请求后才能响应，且不允许从站之间的直接通信。 Modbus-TCP协议通过TCP/IP网络提供了简单、高效的设备间通信方式，适用于工业控制系统中各种硬件设备的集成和数据交换。其灵活性、可扩展性和广泛支持使其成为工业自动化领域的首选协议之一。