Modbus通訊協(xié)議到底是什么？Modbus原理是什么？

　　Modbus通訊協(xié)議到底是什么?Modbus原理是什么?其實Modbus通訊協(xié)議只有一個主機(jī)，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持247個之多的遠(yuǎn)程從屬控制器，但實際所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通信設(shè)備決定。

　　Modbus通訊協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP等，并沒有規(guī)定物理層。此協(xié)議定義了控制器能夠認(rèn)識和使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。標(biāo)準(zhǔn)的Modicon控制器使用RS232C實現(xiàn)串行的Modbus。Modbus通訊協(xié)議的ASCII、RTU協(xié)議規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和就答的方式，數(shù)據(jù)通訊采用Maser/Slave方式，Master端發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到Master端以響應(yīng)請求;Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙向讀寫。

　　Modbus通訊協(xié)議需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，串行協(xié)議中除有奇偶校驗外，ASCII模式采用LRC校驗，RTU模式采用16位CRC校驗，但TCP模式?jīng)]有額外規(guī)定校驗，因為TCP協(xié)議是一個面向連接的可靠協(xié)議。另外，Modbus通訊協(xié)議采用主從方式定時收發(fā)數(shù)據(jù)，在實際使用中如果某Slave站點斷開后(如故障或關(guān)機(jī))，Master端可以診斷出來，而當(dāng)故障修復(fù)后，網(wǎng)絡(luò)又可自動接通。因此，Modbus協(xié)議的可靠性較好。

　　對于Modbus的ASCII、RTU和TCP協(xié)議來說，其中TCP和RTU協(xié)議非常類似，我們只要把RTU協(xié)議的兩個字節(jié)的校驗碼去掉，然后在RTU協(xié)議的開始加上5個0和一個6并通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送出去即可。

　　1.通訊傳送方式：

　　通訊傳送分為獨立的信息頭，和發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)。以下的通訊傳送方式定義也與ModBusRTU通訊規(guī)約相兼容：

　　初始結(jié)構(gòu) = ≥4字節(jié)的時間

　　地址碼 = 1 字節(jié)

　　功能碼 = 1 字節(jié)

　　數(shù)據(jù)區(qū) = N 字節(jié)

　　錯誤校檢 = 16位CRC碼

　　結(jié)束結(jié)構(gòu) = ≥4字節(jié)的時間

　　Modbus通訊協(xié)議地址碼：地址碼為通訊傳送的第一個字節(jié)。這個字節(jié)表明由用戶設(shè)定地址碼的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來的信息。并且每個從機(jī)都有具有唯一的地址碼，并且響應(yīng)回送均以各自的地址碼開始。主機(jī)發(fā)送的地址碼表明將發(fā)送到的從機(jī)地址，而從機(jī)發(fā)送的地址碼表明回送的從機(jī)地址。

　　Modbus通訊協(xié)議功能碼：通訊傳送的第二個字節(jié)。ModBus通訊規(guī)約定義功能號為1到127。本儀表只利用其中的一部分功能碼。作為主機(jī)請求發(fā)送，通過功能碼告訴從機(jī)執(zhí)行什么動作。作為從機(jī)響應(yīng)，從機(jī)發(fā)送的功能碼與從主機(jī)發(fā)送來的功能碼一樣，并表明從機(jī)已響應(yīng)主機(jī)進(jìn)行操作。如果從機(jī)發(fā)送的功能碼的最高位為1(比如功能碼大與此同時127)，則表明從機(jī)沒有響應(yīng)操作或發(fā)送出錯。

　　Modbus通訊協(xié)議數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)是根據(jù)不同的功能碼而不同。數(shù)據(jù)區(qū)可以是實際數(shù)值、設(shè)置點、主機(jī)發(fā)送給從機(jī)或從機(jī)發(fā)送給主機(jī)的地址。

　　CRC碼：二字節(jié)的錯誤檢測碼。

　　2.通訊規(guī)約：

　　當(dāng)通訊命令發(fā)送至儀器時，符合相應(yīng)地址碼的設(shè)備接通訊命令，并除去地址碼，讀取信息，如果沒有出錯，則執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù);然后把執(zhí)行結(jié)果返送給發(fā)送者。返送的信息中包括地址碼、執(zhí)行動作的功能碼、執(zhí)行動作后結(jié)果的數(shù)據(jù)以及錯誤校驗碼。如果出錯就不發(fā)送任何信息。

　　1.信息幀結(jié)構(gòu)

　　地址碼 功能碼 數(shù)據(jù)區(qū) 錯誤校驗碼

　　8位 8位 N × 8位 16位

　　地址碼：地址碼是信息幀的第一字節(jié)(8位)，從0到255。這個字節(jié)表明由用戶設(shè)置地址的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來的信息。每個從機(jī)都必須有唯一的地址碼，并且只有符合地址碼的從機(jī)才能響應(yīng)回送。當(dāng)從機(jī)回送信息時，相當(dāng)?shù)牡刂反a表明該信息來自于何處。

　　功能碼：主機(jī)發(fā)送的功能碼告訴從機(jī)執(zhí)行什么任務(wù)。表1-1列出的功能碼都有具體的含義及操作。

　　數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)包含需要從機(jī)執(zhí)行什么動作或由從機(jī)采集的返送信息。這些信息可以是數(shù)值、參考地址等等。例如，功能碼告訴從機(jī)讀取寄存器的值，則數(shù)據(jù)區(qū)必需包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長度。對于不同的從機(jī)，地址和數(shù)據(jù)信息都不相同。

　　錯誤校驗碼：主機(jī)或從機(jī)可用校驗碼進(jìn)行判別接收信息是否出錯。有時，由于電子噪聲或其它一些干擾，信息在傳輸過程中會發(fā)生細(xì)微的變化，錯誤校驗碼保證了主機(jī)或從機(jī)對在傳送過程中出錯的信息不起作用。這樣增加了系統(tǒng)的安全和效率。錯誤校驗采用CRC-16校驗方法。

　　常用的MODBUS 通訊規(guī)約有兩種，一種是MODBUS ASCII，一種是MODBUS RTU。一般來說，通訊數(shù)據(jù)量少而且主要是文本的通訊則采用MODBUS ASCII規(guī)約，通訊數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大而且是二進(jìn)制數(shù)值時，多采用MODBUS RTU規(guī)約。

　　在實際的應(yīng)用過程中，為了解決某一個特殊問題，人們喜歡自己修改MODBUS規(guī)約來滿足自己的需要(事實上，人們經(jīng)常使用自己定義的規(guī)約來通訊，這樣能解決問題，但不太規(guī)范)。更為普通的用法是，少量修改規(guī)約，但將規(guī)約格式附在軟件說明書一起，或直接放在幫助中，這樣就方便了用戶的通訊。

　　Modbus協(xié)議可以說是工業(yè)自動化領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的通訊協(xié)議，因為他的開放性、可擴(kuò)充性和標(biāo)準(zhǔn)化使它成為一個通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商的產(chǎn)品可以簡單可靠的接入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)系統(tǒng)的集中監(jiān)控，分散控制功能。

　　目前Modbus規(guī)約主要使用的是ASCII, RTU, TCP等，并沒有規(guī)定物理層。目前Modbus常用的接口形式主要有RS-232C，RS485，RS422，也有使用RJ45接口的，ModBus的ASCII, RTU協(xié)議則在此基礎(chǔ)上規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和應(yīng)答的方式。ModBus數(shù)據(jù)通信采用Master/Slave方式(主/從)，即Master端發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到Master端以響應(yīng)請求;Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙向讀寫。