Modbus通訊協(xié)議原理

Modbus通信協(xié)議，作為造成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，Modbus是OSI模型第7層上的應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機/服務(wù)器通信。而關(guān)于其原理，聚英電子有話說。

　　什么是協(xié)議?

　　首先，讓我們知道什么是協(xié)議。協(xié)議是用于通信技術(shù)的語言，就像日常對話的語言一樣。比如其中一個叫protocols的協(xié)議，左邊是“1”，右邊是“2”。

　　什么是Modbus協(xié)議?

理解了“協(xié)議”的概念后，我們再來看看什么是Modbus協(xié)議。Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon公司(現(xiàn)為施耐德電氣所有)于1979年發(fā)布的一種總線協(xié)議，用于與其可編程邏輯控制器(PLC)進行通信。

　　Modbus是一種簡單的客戶機/服務(wù)器型應(yīng)用協(xié)議，其通信遵循以下的過程：

　　客戶端準備請求并向服務(wù)器發(fā)送請求;

　　服務(wù)器分析并處理客戶端的請求，然后向客戶端發(fā)送結(jié)果;

　　如果出現(xiàn)任何差錯，服務(wù)器將返回一個異常功能碼。

　　Modbus協(xié)議詳解

　　Modbus事務(wù)處理

　　統(tǒng)一的標(biāo)準

　　Modbus串行鏈路、ModbusPLUS和ModbusTCP/IP使用的是一種統(tǒng)一的應(yīng)用協(xié)議，因而使得信息從一個網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)絡(luò)而不需改變通訊協(xié)議成為了可能。

　　當(dāng)Modbus在TCP/IP上實施時，用戶還可以從IP路由功能中得益，使得分布于世界任何地方的設(shè)備之間都可以進行通訊。施耐德電氣還提供了全面的網(wǎng)關(guān)，用于實現(xiàn)ModbusTCP/IP網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的ModbusPLUS或Modbus串行鏈路網(wǎng)絡(luò)之間的互連。

　　IANA委員會給施耐德電氣公司分配了一為大家熟知的TCP502端口，以專為Modbus協(xié)議保留。由此可見，Modbus協(xié)議現(xiàn)在已經(jīng)成為Internet標(biāo)準。Modbus和ModbusTCP/IP也被IEC61158國際標(biāo)準承認為一種現(xiàn)場總線，同時由ITEI管理的中國國家標(biāo)準。

　　Modbus擁有著名的TCP端口502

　　ModbusTCP/IP是唯一個被分配到互聯(lián)網(wǎng)端口的工業(yè)以太網(wǎng)專題"工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議!

　　23-Telnet遠程登錄協(xié)議

　　21-FTP文件傳輸協(xié)議

　　161-SNMP簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議

　　25-SMTP簡單郵件傳輸協(xié)議

　　53-DNS域名解析服務(wù)

　　110-POP3郵局協(xié)議

　　80-HTTP超文本傳輸協(xié)議

　　67-BOOTPS引導(dǎo)程序協(xié)議服務(wù)器

　　502-ModbusMODBUSTCP端口

　　串行端口和以太網(wǎng)存在多個版本的Modbus協(xié)議，最常見的是ModbusTCP、ModbusRTU、ModbusASCII和ModbusPlus。

　　ModbusASCII協(xié)議

　　ModbusASCII協(xié)議基于ModbusRTU協(xié)議，將指令轉(zhuǎn)換為ASCII字符進行傳輸。例如ModbusRTU協(xié)議需要傳輸“12”，只需要一個字節(jié)。ModbusASCII協(xié)議需要將“1”轉(zhuǎn)換為“31”，將“2”轉(zhuǎn)換為“32”，然后需要兩個字節(jié)來傳輸。因此，ModbusASCII效率低，利用率低。

　　ModbusPlus協(xié)議

　　ModbusPlus協(xié)議，俗稱MB+，是一種高速現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、典型的令牌總線網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)系統(tǒng)，特別適用于工業(yè)控制應(yīng)用。

　　ModbusTCP協(xié)議

　　ModbusTCP協(xié)議用于管理和控制自動化設(shè)備，涵蓋了使用TCP/IP協(xié)議在“Intranet”和“Internet”環(huán)境中使用Modbus消息。可將其視為運行在以太網(wǎng)ModbusRTU協(xié)議。

　　ModbusRTU協(xié)議

　　Modbus協(xié)議是設(shè)備之間運行的協(xié)議，或者說設(shè)備之間必須有ModbusRTU協(xié)議!這是Modbus協(xié)議規(guī)定的，默認模式必須是RTU協(xié)議。幀結(jié)構(gòu)一般由地址、功能碼、數(shù)據(jù)和校驗組成。

　　為什么Modbus協(xié)議風(fēng)靡一時?

　　到目前為止，似乎還沒有看到Modbus協(xié)議為何如此受歡迎。一起來了解一下吧。

　　Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的行業(yè)標(biāo)準(Defacto)，現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間的一種通用連接方式(一種工業(yè)標(biāo)準)。此外，應(yīng)用還有三個主要關(guān)鍵：

　　公開出版，無版權(quán)要求。

　　易于部署和維護。

　　更改本地位或字節(jié)沒有太多限制。

　　總的來說，Modbus是一種工業(yè)控制協(xié)議，具有免費使用、易用、易更改三大特點，得到了廣泛的應(yīng)用。

　　由于以上特點，Modbus協(xié)議經(jīng)受住了時間的考驗，仍在廣泛的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，如儀器儀表、智能高低壓電器、變送器、可編程控制器、人機界面、變頻器、現(xiàn)場智能設(shè)備等。

　　Modbus在行業(yè)中是如何使用的?

　　新一代物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)專為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計。借助ModbusTCP/RTU等預(yù)先集成的工業(yè)協(xié)議和MSAzure和AWS等物聯(lián)網(wǎng)云，物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)可以輕松地從不同的現(xiàn)場設(shè)備收集數(shù)據(jù)、驗證數(shù)據(jù)并將其上傳到云端—只需配置幾分鐘沒有任何編程。

　　網(wǎng)關(guān)可以扮演ModbusMaster的角色并從ModbusSlave設(shè)備讀取寄存器。信號既可以在RS485鏈路上，也可以在以太網(wǎng)鏈路上。