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什么是Modbus協(xié)議？
Modbus 是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的通用通訊協(xié)議，包括RTU、ASCII和TCP。標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議物理層接口包括RS232、RS485和以太網(wǎng)。
TCP 則是一種廣泛應(yīng)用的傳輸協(xié)議。將這兩種協(xié)議結(jié)合在一起，可以使得工業(yè)控制系統(tǒng)之間的通信更加高效和穩(wěn)定。
Modbus 是一種主從式的串行通信協(xié)議，它由主設(shè)備 (Master) 和從設(shè)備 (Slave) 組成。主設(shè)備可以向從設(shè)備發(fā)送指令，并從設(shè)備返回響應(yīng)。Modbus 協(xié)議采用數(shù)據(jù)塊的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)數(shù)據(jù)塊都包含一定的元數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)類型、錯(cuò)誤代碼等。
Modbus TCP 通訊協(xié)議是將 Modbus 協(xié)議和 TCP 傳輸協(xié)議結(jié)合在一起的通訊協(xié)議。它允許主設(shè)備 (Master) 和從設(shè)備 (Slave) 之間進(jìn)行通信，并且可以在 TCP 傳輸協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸和交換。Modbus TCP 通訊協(xié)議的基本原理是將 Modbus 數(shù)據(jù)塊封裝在 TCP 數(shù)據(jù)包中，并通過 TCP 傳輸協(xié)議進(jìn)行傳輸。
在實(shí)際應(yīng)用中，Modbus TCP 通訊協(xié)議的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛。它可用于工業(yè)自動(dòng)化控制、數(shù)據(jù)采集、能源管理、樓宇自控等領(lǐng)域。Modbus TCP 通訊協(xié)議可以提高工業(yè)控制系統(tǒng)之間的通信效率，并增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可靠性。
ModbusRTU和ModbusASCII均處于串行傳輸模式。其中ModbusRTU采用二進(jìn)制表示，ModbusASCII采用ASCII碼傳輸，并使用特殊字符作為其字節(jié)的開始和結(jié)束標(biāo)識(shí)。其傳輸效率遠(yuǎn)低于ModbusRTU協(xié)議。ModbusTCP是通過工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腗odbus通信。Modbus數(shù)據(jù)傳輸提供連接到以太網(wǎng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的客戶端和服務(wù)器之間的實(shí)時(shí)通信。
Modbus協(xié)議層
Modbus協(xié)議定義了獨(dú)立于基本通信層的簡(jiǎn)單協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的Modbus協(xié)議映射可在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU）上引入一些附加域。
協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）
PDU和它的處理程序組成了 ModBus應(yīng)用程序協(xié)議的核心。在此基礎(chǔ)上，給出了協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式，協(xié)議中所使用的數(shù)據(jù)概念，函數(shù)碼的存取方式，函數(shù)碼的具體執(zhí)行方式和約束條件。modbusPDU格式是一個(gè)函數(shù)編碼，后面是一套相應(yīng)的數(shù)據(jù)。資料的尺寸及內(nèi)容是以函數(shù)碼來規(guī)定的，并且所有的 PDU （函數(shù)碼及資料）的尺寸不得大于253個(gè)字節(jié)。每一種函數(shù)編碼都具有一種特殊的行為，這種行為可以通過從機(jī)來執(zhí)行。
一般情況下， MODBUS可以存取的資料儲(chǔ)存在四種資料庫(kù)或位址中：線圈狀態(tài)，分立輸入，保持寄存器，以及輸入寄存器。這些資料庫(kù)會(huì)定義所包含之資料的型別與存取。由于該裝置在本機(jī)存放，因此可以從該裝置直接存取該資料。取而代之的是， ModBus的宿主需要使用不同的函數(shù)代碼來存取這個(gè)數(shù)據(jù)。
應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU）
Adu有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)格式，即 TCP，遠(yuǎn)程終端單元（RTU）和 ASCII。傳統(tǒng)的串行線一般采用 RTU、 ASCIIAdu等，傳統(tǒng)的 TCP/IP、 UDP/IP等都采用了 TCP。
與其它通訊協(xié)議相比， MODBUS的應(yīng)用更為廣泛，其主要理由有：
1) ModBus能夠支持RS-23285 （串行）等許多電子接口，并且能夠通過雙絞線，光纖，無(wú)線等不同的媒體進(jìn)行通信。
2)模總線框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，容易理解，便于研制。
3)具有良好的可靠性。ModBus協(xié)議要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。在 ASCII方式和 RTU方式分別采用了 LRC和16比特的 CRC兩種方式。另外， MODBUS系統(tǒng)還采用了主從式的定時(shí)收發(fā)方式。在實(shí)際應(yīng)用中，若從站發(fā)生故障、停電等情況，則由主端來判斷是否發(fā)生故障，并在故障排除后，再由主端自動(dòng)恢復(fù)。
