工業(yè)控制已從單機控制走向集中監(jiān)控、集散控制，如今已進入網(wǎng)絡時代，工業(yè)控制器連網(wǎng)也為網(wǎng)絡管理提供了方便。Modbus就是工業(yè)控制器的網(wǎng)絡協(xié)議中的一種。

丨Modbus通信協(xié)議簡介

Modbus協(xié)議，首先從字面理解它包括Mod和Bus兩部分，首先它是一種bus，即總線協(xié)議，和I2C、SPI類似，總線就意味著有主機，有從機，這些設備在同一條總線上。

Modbus支持單主機，多個從機，最多支持247個從機設備。關于Mod，因為這種協(xié)議最早被用在PLC控制器中，準確的說是Modicon公司的PLC控制器，這也是Mod-Bus名稱的由來。

后來Modicon被施耐德(Schneider)收購，Modbus協(xié)議廣泛應用在工業(yè)控制器、HMI和傳感器上，逐漸被其他廠商所接受，成為了一種主流的通訊協(xié)議，用于和外圍設備進行通訊。

Modbus在7層OSI參考模型中屬于第七層應用層，數(shù)據(jù)鏈路層有兩種：基于標準串口協(xié)議和TCP協(xié)議，物理層可使用3線232、2線485、4線422，或光纖、網(wǎng)線、無線等多種傳輸介質(zhì)。

Modbus協(xié)議是一種請求/應答方式的交互過程，主機主動發(fā)起通訊請求，從機響應主機的請求，從機在沒有收到主機的請求時，不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)，從機之間不會進行通訊。

目前關于Modbus比較權(quán)威的官方標準文檔有兩個：

1.modbus_application_protocol_specification_v1.1b3.pdf

2.基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡規(guī)范 GB-T19582.1-2008.pdf

丨Modbus 通信協(xié)議特點

(1)標準、開放，用戶可以免費、放心地使用Modbus協(xié)議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產(chǎn)權(quán)。

(2)Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

(3)Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發(fā)簡單。

丨Modbus4種數(shù)據(jù)類型

Modbus協(xié)議規(guī)定，進行讀寫操作的數(shù)據(jù)類型，按照讀寫屬性和類型可分為以下4種：

1.離散量輸入(Discretes Input )：1位，只讀

2.線圈(Coils)：1位，讀寫

3.輸入寄存器(Input Registers )：16位，只讀

4.保持寄存器(Holding Registers)：16位，讀寫

Modbus協(xié)議已經(jīng)成為工業(yè)自動化領域中最為流行的通信協(xié)議之一。許多工業(yè)設備，包括PLC、DCS、智能儀表等都在使用Modbus協(xié)議作為它們之間的通信標準。截止到2007年，Modbus的節(jié)點安裝數(shù)量已經(jīng)超過了1000萬個，這表明該協(xié)議已經(jīng)得到了廣泛的應用和認可。

Modbus是一種基于串行通信的通信協(xié)議，旨在為工業(yè)現(xiàn)場提供一種通用的通信標準，以實現(xiàn)不同設備之間的數(shù)據(jù)交換和控制。該協(xié)議最初由Modicon公司開發(fā)，現(xiàn)屬于施耐德電氣公司。Modbus協(xié)議是一種應用層協(xié)議，它定義了一種通用的消息格式，使得不同的設備之間可以進行數(shù)據(jù)交換和控制。該協(xié)議支持不同的物理層，如RS-232、RS-422、RS-485和以太網(wǎng)，因此可以應用于不同的設備和網(wǎng)絡。

Modbus是一個主/從通信協(xié)議，提供功能碼規(guī)定的服務?；ヂ?lián)網(wǎng)組織使用TCP/IP棧上的保留系統(tǒng)端口502訪問Modbus。Modbus Plus是一種高速令牌傳遞網(wǎng)絡，Modbus的工作過程：

1. Modbus通信始于主站向從站發(fā)送查詢請求。

2. 從站接收到請求并解析請求內(nèi)容。

3. 從站根據(jù)請求內(nèi)容執(zhí)行相應的操作(例如讀取寄存器或?qū)懭爰拇嫫?，并將響應數(shù)據(jù)發(fā)送回主站。

4. 主站接收到響應數(shù)據(jù)并解析響應內(nèi)容。

5. 主站處理響應數(shù)據(jù)并根據(jù)需要發(fā)送更多的查詢請求。

6. 這個過程一直持續(xù)到通信完成或發(fā)生錯誤。

MODBUS通訊協(xié)議是工業(yè)自動化領域中廣泛使用的一種串行通信協(xié)議。它由美國Modicon公司于1979年開發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)成為工業(yè)電子設備之間通信的標準。MODBUS協(xié)議支持主從結(jié)構(gòu)，允許多個設備通過串行線纜進行通信。根據(jù)不同的傳輸方式和數(shù)據(jù)格式，MODBUS協(xié)議可以分為多種類型。

一、MODBUS RTU(MODBUS Real-time Unit)

MODBUS RTU是MODBUS協(xié)議的一種形式，它采用二進制數(shù)據(jù)格式進行通信。在RTU模式下，數(shù)據(jù)幀中的每個字節(jié)之間沒有分隔符，字節(jié)之間通過停止位進行區(qū)分。MODBUS RTU支持半雙工通信，即在一個方向上的數(shù)據(jù)傳輸完成后，需要切換到另一個方向進行數(shù)據(jù)傳輸。它適用于長距離、低速率的通信場合。

二、MODBUS ASCII(MODBUS ASCII)

MODBUS ASCII是MODBUS協(xié)議的另一種形式，它采用ASCII字符格式進行通信。在ASCII模式下，數(shù)據(jù)幀中的每個字節(jié)之間有一個分隔符，字節(jié)之間通過空格進行區(qū)分。MODBUS ASCII支持半雙工通信，它適用于需要傳輸文本信息或者需要查看通信數(shù)據(jù)的場合。

三、MODBUS TCP/IP(MODBUS over TCP/IP)

MODBUS TCP/IP是MODBUS協(xié)議在以太網(wǎng)上的實現(xiàn)，它采用TCP/IP協(xié)議進行通信。在TCP/IP模式下，MODBUS設備通過IP地址和端口號進行標識，主機設備可以通過網(wǎng)絡接口與MODBUS設備進行通信。MODBUS TCP/IP支持全雙工通信，即兩個方向上的數(shù)據(jù)傳輸可以同時進行。它適用于需要遠程控制和監(jiān)控的場合。

四、MODBUS串行(MODBUS Serial)

MODBUS串行是MODBUS協(xié)議的基本形式，它采用串行線纜進行通信。在串行模式下，數(shù)據(jù)幀中的每個字節(jié)之間有一個起始位和一個停止位，字節(jié)之間通過電平的跳變進行區(qū)分。MODBUS串行支持半雙工通信，它適用于近距離、高速率的通信場合。根據(jù)傳輸線的類型和電平的不同，MODBUS串行可以分為多種不同的物理層接口，如RS-485、RS-422、RS-232等。

五、其他類型

除了上述四種類型外，還有一些其他類型的MODBUS協(xié)議。例如，MODBUS Plus是一種適用于以太網(wǎng)的MODBUS協(xié)議，它采用令牌環(huán)方式進行通信;MODBUS ProfiNet是一種適用于工業(yè)以太網(wǎng)的MODBUS協(xié)議，它采用TCP/IP協(xié)議進行通信;MODBUS-IDA是一種適用于工業(yè)自動化的MODBUS協(xié)議，它支持多種不同的總線接口和數(shù)據(jù)格式。

六、總結(jié)

綜上所述，MODBUS通訊協(xié)議有多種類型，每種類型都有其特定的應用場景和特點。在實際應用中，需要根據(jù)具體的需求選擇合適的協(xié)議類型和接口形式進行通信。