Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon(現(xiàn)在的施耐德電氣Schneider Electric)于1979年為使用可編程邏輯控制器(PLC)通信而發(fā)表。它應(yīng)用在電子控制器上，作為一種通用語(yǔ)言，使得控制器之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng)、485總線)和其他設(shè)備之間可以通信。自從1979年成為工業(yè)串行鏈路的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，Modbus使得成千上萬(wàn)的自動(dòng)化設(shè)備能夠通信。

Modbus是一種請(qǐng)求/應(yīng)答協(xié)議，并且提供功能碼規(guī)定的服務(wù)。功能碼是Modbus請(qǐng)求/應(yīng)答PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元)的元素。本文件的作用是描述Modbus事務(wù)處理框架內(nèi)使用的功能碼。目前Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。

Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP等，并沒(méi)有規(guī)定物理層。此協(xié)議定義了控制器能夠認(rèn)識(shí)和使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)串行的Modbus。Modbus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(qǐng)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(qǐng)求;Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫。

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

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

Modbus調(diào)試

首先要對(duì)安裝Modbus設(shè)備的串口通信參數(shù)進(jìn)行配置，連接參數(shù)，串口選擇串口通信的串口，這里選擇上面一對(duì)虛擬串口中的COM4。

點(diǎn)擊協(xié)議選擇按鈕，在彈出對(duì)話框中設(shè)置Modbus傳輸模式，我們選擇RTU進(jìn)行測(cè)試。

通信參數(shù)設(shè)置

通信參數(shù)包括：起始地址(Address)、Device Id、寄存器長(zhǎng)度(Length)及讀取的功能代碼。

其中MODBUS Point Type(Modbus數(shù)據(jù)模型)包括以下四種：

· 01:COIL STATUS：讀寫開關(guān)量類型(DO)，位操作，可用于設(shè)定端口輸出狀態(tài)，或者讀取該位的輸出狀態(tài)，常用于電磁閥輸出、MOSFET輸出、LED顯示等;

· 02:INPUT STATUS：讀開關(guān)量類型(DI)，位操作，通過(guò)外部設(shè)定改變輸入狀態(tài)，可讀但是不可寫，常用于撥碼開關(guān)、接近開關(guān)等;

· 03:HOLDING REGISTER：保持寄存器，讀寫WORD類型，字操作，輸出參數(shù)或者保持參數(shù)，控制器運(yùn)行時(shí)被設(shè)定的某些參數(shù)，可讀可寫，常用于模擬量輸出設(shè)定值、PID運(yùn)行參數(shù)、變量閥輸出大小、傳感器報(bào)警上下限等;

· 04:INPUT REGISTER：輸入寄存器，讀WORD類型，字操作，輸入?yún)?shù)，控制器運(yùn)行時(shí)從外部設(shè)備獲得的參數(shù)，可讀但是不可寫，常用于模擬量輸入。

連接

點(diǎn)擊菜單“連接設(shè)置”中的“連接”，彈出的界面中配置好通訊參數(shù)之后，點(diǎn)擊“確定”，建立連接。

使用串口助手調(diào)試

查詢

主機(jī)ModScan32軟件發(fā)送讀從機(jī)線圈寄存器當(dāng)前狀態(tài)的指令，從機(jī)(串口助手模擬從機(jī))收到的數(shù)據(jù)為：01 01 00 00 00 64 3D E1

應(yīng)答

正常主機(jī)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，我們要在一定時(shí)間內(nèi)，發(fā)送一個(gè)固定格式的數(shù)據(jù)包作為應(yīng)答，否則會(huì)提示超時(shí)“MODBUS Message TIME-OUT”或者接收的應(yīng)答格式不正確“Received Invalid Response to MODBUS Query”或者提示校驗(yàn)錯(cuò)誤“Checksum Error in Response Message”等提示。

Modbus通信主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

工業(yè)自動(dòng)化控制：Modbus被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，用于連接PLC、modbus傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和控制。

智能家居：Modbus也可以應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)中，用于連接各種傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。

能源監(jiān)控：Modbus協(xié)議還可以用于能源監(jiān)控系統(tǒng)，連接電表、燃?xì)獗怼⑺淼仍O(shè)備，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的采集和分析。

環(huán)境監(jiān)測(cè)：Modbus協(xié)議可以應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，連接各種傳感器和儀器，監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、氣壓等。

智能交通：Modbus也可以應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中，用于連接交通控制設(shè)備、車輛檢測(cè)器等，實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)的控制和管理。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，Modbus可以用于連接各種工業(yè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，助力工廠智能化升級(jí)。

電力行業(yè)：在電力行業(yè)中，Modbus被用于監(jiān)控電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的采集和分析。

物流行業(yè)：在物流行業(yè)中，Modbus可以連接各種物流設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物流信息的采集和傳輸，提高物流效率。