MODBUS教程

MODBUS教程

Modbus 是由 Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在 1979 年发明的，是全球第一个真正
用于工业现场的总线协议。
ModBus 网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。

为更好地普及和推动 Modbus 在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将 Modbus 协议的
所有权移交给 IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自动化接口）组织，并成立了
Modbus-IDA 组织，为 Modbus 今后的发展奠定了基础。

在中国，Modbus已经成为国家标准
标准编号：GB/T19582-2008
标准名称：《基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范》
分 3 个部分：
《GB/T 19582.1-2008 第 1 部分：Modbus 应用协议》
《GB/T 19582.2-2008 第 2 部分：Modbus 协议在串行链路上的实现指南》
《GB/T 19582.3-2008 第 3 部分: Modbus 协议在 TCP/IP 上的实现指南》

MODBUS 协议概述

按照7层OSI通讯模型，Modbus标准包括应用层、数据链路层、物理层


Modbus串行链路协议是一个主\从协议，该协议位于OSI模型的第二层。
一个主从类型的系统有一个向某个“子”节点发出显式命令并处理响应的节点(主节点)。典型的子节
点在没有收到主节点的请求时并不主动发送数据，也不与其它子节点通信。
在物理层，Modbus 串行链路系统可以使用不同的物理接口(RS485、RS232)。最常用的是
TIA/EIA-485 (RS485) 两线制接口。

Modbus 主站/从站协议原理

Modbus 串行链路协议是一个主-从协议。在同一时刻，只有一个主节点连接于总线，一个或多个子
节点 (最大编号为 247 ) 连接于同一个串行总线。Modbus 通信总是由主节点发起。子节点在没有收到来自主节点的请求时，从不会发送数据。子节点之间从不会互相通信。主节点在同一时刻只会发起一个Modbus 事务处理。主节点以两种模式对子节点发出 Modbus 请求:
单播模式
主节点以特定地址访问某个子节点，子节点接到并处理完请求后，子节点向主节点返回一个报文(一个’应答’)。在这种模式，一个 Modbus 事务处理包含 2 个报文：一个来自主节点的请求，一个来自子节点的应答。每个子节点必须有唯一的地址 (1 到 247)，这样才能区别于其它节点被独立的寻址。
广播模式
主节点向所有的子节点发送请求。对于主节点广播的请求没有应答返回。广播请求一般用于写命令。
所有设备必须接受广播模式的写功能。地址 0 是专门用于表示广播数据的。
地址规则
Modbus寻址空间有256个不同地址

地址0为广播地址，所有的子节点必须识别广播地址。
Modbus主节点没有地址，只有子节点必须有一个地址。
该地址必须在Modbus串行总线上唯一。

Modbus 的帧描述

在 Modbus 串行链路，地址域只含有子节点地址。
如前文所述，合法的子节点地址为十进制 0 – 247。 每个子设备被赋予 1 – 247 范围中的地址。
主节点通过将子节点的地址放到报文的地址域对子节点寻址。当子节点返回应答时，它将自己的地址放到应答报文的地址域以让主节点知道哪个子节点在回答。
功能码指明服务器要执行的动作。
功能码后面可跟有表示含有请求和响应参数的数据域。
错误检验域是对报文内容执行 “冗余校验” 的计算结果。
根据不同的传输模式 (RTU or ASCII) 使用
两种不同的计算方法。

RTU传输模式

有两种串行传输模式被定义**: RTU 模式 和 ASCII 模式。**
它定义了报文域的位内容在线路上串行的传送。它确定了信息如何打包为报文和解码。
Modbus 串行链路上所有设备的传输模式 (和串行口参数) 必须相同。
尽管在特定的领域 ASCII 模式是要求的，但达到 Modbus 设备之间的互操作性只有每个设备都有
相同的模式： 所有设备必须实现 RTU 模式。
ASCII 传输模式是选项。
当设备使用 RTU (Remote Terminal Unit) 模式在 Modbus 串行链路通信，报文中每个 8 位字节含
有两个 4 位十六进制字符。这种模式的主要优点是较高的数据密度，在相同的波特率下比 ASCII 模式有更
高的吞吐率。
每个报文必须