GraniStudio : Modbus协议的深度剖析

在工业自动化的 PLC 通讯体系中，MODBUS 协议以其跨品牌兼容性和简洁的交互逻辑，成为连接不同厂商 PLC 与上位机的核心桥梁。无论是西门子、三菱等主流品牌 PLC，还是国产中小型 PLC，大多支持 MODBUS 协议作为通用通信接口。GraniStudio 软件针对 PLC 通讯场景，对 MODBUS 协议进行了深度定制化整合，解决了 PLC 寄存器映射、多品牌适配、实时性保障等关键问题。本文将从 PLC 与 MODBUS 的适配原理、帧交互细节、GraniStudio 的技术实现及工业应用四个维度，全面解析 PLC 通讯中 MODBUS 协议的技术内核。

一、Modbus-TCP和Modbus-RUT

1.Modbus-TCP

Modbus-TCP 是 Modbus 协议家族的一员，基于 TCP/IP 协议，将 Modbus 协议帧嵌入以太网数据包中传输，实现设备间的远程通信。它继承了 Modbus 协议简单易用、跨平台性强的特点，广泛应用于工业自动化、楼宇自动化等领域，方便不同厂商设备进行数据交互。

Modbus-TCP 网络通讯流程图

Modbus-TCP 是 Modbus 协议在以太网中的扩展，基于 TCP/IP 协议栈，采用 “客户端 - 服务器” 架构，数据帧格式简化（去除校验位，依赖 TCP 可靠性）。

Modbus-RUT通讯流程图

Modbus-RTU 基于串行通信（RS-485/RS-232），采用主从架构（仅主站可发起请求），数据帧通过串口传输，依赖起始位 / 停止位和 CRC 校验确保可靠性。

客户端：通常是可编程逻辑控制器（PLC）、上位机软件等，负责发起数据读写请求。​

服务器：可以是传感器、执行器、智能仪表等设备，接收并处理客户端请求，返回相应数据。​

以太网交换机：实现设备间网络连接，确保数据在网络中正确传输。

Modbus-TCP 数据传输流程

建立连接：客户端通过 TCP 三次握手与服务器建立可靠连接。​

构建请求帧：客户端按照 Modbus-TCP 协议格式，将功能码（如 01 读线圈、03 读保持寄存器等）、设备地址、数据地址等信息封装成请求帧。​

发送与接收：客户端将请求帧发送到服务器，服务器接收后进行解析。​

处理与响应：服务器根据请求内容，访问对应寄存器获取数据或执行操作，再构建响应帧返回给客户端。​

结束交互：客户端接收响应帧，完成一次数据交互。

Modbus-TCP 在工业自动化中的应用架构

在工业自动化场景中，上位机通过 Modbus-TCP 与 PLC 通信，PLC 作为核心控制单元，一方面控制执行器工作，另一方面采集传感器数据，并与其他 Modbus-TCP 设备进行数据交互，实现整个生产流程的自动化控制与监测。

2. Modbus-RTU