MODBUS协议是一种广泛应用的工业通信协议，主要用于设备之间的数据交换，尤其在自动化设备和系统中。该协议基于简单、高效的设计理念，使得不同厂商的设备能够互相通信，从而实现网络化控制和监控。
一．概述
MODBUS协议是最早被广泛采用的串行通信协议之一，由MODICON公司（现属于施耐德电气）于1979年推出。它是一种主从式架构的通信协议，允许一个或多个设备（从站）连接到一个中央控制器（主站）。协议定义了不同设备之间如何交换数据，包括数据的组织方式、传输方式以及错误检测机制。
二．功能码分类
MODBUS协议中的功能码是通信的核心部分，它定义了主站请求的类型和从站的响应。功能码分为不同的类别，如读取和写入操作，设备状态查询，以及系统参数设置等。以下是几个关键的功能码：
1. 开关量输出（01和05）：功能码01用于读取远程设备的线圈状态，而05则用于写入单个线圈的状态，实现对设备的开/关控制。
2. 开关量输入（02）：功能码02用于读取输入状态，例如传感器的开关状态。
3. 模拟量输入（03和04）：功能码03用于读取保持寄存器，通常包含模拟量数据；功能码04用于读取输入寄存器，常用于获取模拟输入设备（如温度传感器）的数据。
4. 设备标识信息（不指定特定功能码）：设备可能包含一些识别信息，如型号、序列号等，可以通过特定的查询获取。
5. 模拟输出及系统参数（不指定特定功能码）：用于设置或读取与模拟输出或系统参数相关的寄存器。
6. 系统参数（不指定特定功能码）：包括配置信息、时间戳等，供设备管理和诊断使用。
三．地址分配及功能码使用
MODBUS协议中的地址分配通常包括设备地址和寄存器地址。设备地址用于区分网络上的不同设备，而寄存器地址则指向设备内部的特定数据存储位置。每个功能码都有对应的地址范围和操作规则，比如01和05功能码的地址范围通常是1-9999，表示线圈的地址。
四．功能码描述
每个功能码都详细定义了其用途和操作流程，以下是一些主要功能码的描述：
1. 01(0x01)读线圈：主站使用此功能码请求从站提供线圈的状态信息。
2. 02(0x02)读离散量输入：主站通过此功能码获取从站的输入状态，如传感器状态。
3. 03(0x03)读保持寄存器：用于读取从站的保持寄存器数据，如模拟量或设备状态。
4. 04(0x04)读输入寄存器：读取从站的输入寄存器，通常用于获取实时测量数据。
5. 05(0x05)写单个线圈：主站用此功能码向从站写入一个线圈的状态，实现远程控制。
6. 06(0x06)写单个寄存器：用于向从站的保持寄存器写入一个新值，以改变设备设定或参数。
总结来说，MODBUS协议为工业自动化提供了标准化的通信框架，通过简单的功能码和地址系统，使得各种设备能在一个统一的平台上进行交互，极大地促进了系统的集成和扩展。开发MODBUS文档是理解和实施MODBUS通信的关键，它包含了所有必要的细节，以指导开发人员正确地实现MODBUS通信功能。
