Modbus 通訊協(xié)議是什么？（Modbus RTU和Modbus TCP的區(qū)別）

時(shí)間：2022-11-01 14:08:33

Modbus 通訊協(xié)議是什么？

Modbus是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌）在1979年發(fā)明的，是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線(xiàn)協(xié)議。為更好地普及和推動(dòng)Modbus在基于以太網(wǎng)上的分布式應(yīng)用，目前施耐德公司已將Modbus協(xié)議的所有權(quán)移交給IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自動(dòng)化接口）組織，并成立了Modbus-IDA組織，為Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

MODBUS是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，用于不同廠(chǎng)商之間的設(shè)備交換數(shù)據(jù)（一般是工業(yè)用途）；

Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它,不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)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。

它描述了一控制器請(qǐng)求訪(fǎng)問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程,如何回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求，以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。Modbus是一種單主站的主/從通信模式。一條Modbus網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)只能有一臺(tái)主站，從站可以有若干個(gè)。

Modbus具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1.標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放，用戶(hù)可以免費(fèi)、放心地使用Modbus協(xié)議，不需要交納許可證費(fèi)，也不會(huì)侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，支持Modbus的廠(chǎng)家超過(guò)400家，支持Modbus的產(chǎn)品超過(guò)600種。

2.Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線(xiàn)、光纖、無(wú)線(xiàn)等。

3.Modbus的幀格式簡(jiǎn)單、緊湊，通俗易懂。用戶(hù)使用容易，廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單。

一般情況下，兩臺(tái)設(shè)備通過(guò)MODBUS協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)：最早是用RS232作為硬件接口，（也就是普通電腦上的串行通訊口（串口））；也有用RS422的，也有常用的RS485，這種接口傳輸距離遠(yuǎn)，在一般工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的比較多。

MODBUS協(xié)議著名的又分MODBUS RTU，MODBUS ASCII和后來(lái)發(fā)展的MODBUS TCP三種模式。

Modbus RTU和Modbus TCP的區(qū)別

Modbus RTU和Modbus TCP是Modbus通信中比較好用的兩個(gè)協(xié)議，兩者協(xié)議很相似。

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般都是采用Modbus RTU協(xié)議，一般而言，大家說(shuō)的基于串口通信的Modbus通信協(xié)議都是指Modbus RTU通信協(xié)議。與Modbus RTU協(xié)議相比較，Modbus TCP協(xié)議則是在RTU協(xié)議上加一個(gè)MBAP報(bào)文頭，并且由于TCP是基于可靠連接的服務(wù)，RTU協(xié)議中的CRC校驗(yàn)碼就不再需要，所以在Modbus TCP協(xié)議中是沒(méi)有CRC校驗(yàn)碼的，所以就常用一句比較通俗的話(huà)來(lái)說(shuō)：Modbus TCP協(xié)議就是Modbus RTU協(xié)議在前面加上五個(gè)0以及一個(gè)6，然后去掉兩個(gè)CRC校驗(yàn)碼字節(jié)就OK。雖然這句話(huà)說(shuō)得不是特別準(zhǔn)確，但是也基本上把RTU與TCP之間的區(qū)別說(shuō)得比較清楚了。

Modbus的功能碼有：

功能碼	含義	功能碼	含義
0x01	讀線(xiàn)圈	0x04	讀輸入寄存器
0x05	寫(xiě)單個(gè)線(xiàn)圈	0x03	讀保持寄存器
0x0F	寫(xiě)多個(gè)線(xiàn)圈	0x06	寫(xiě)單個(gè)保持寄存器
0x02	讀離散量輸入	0x10	寫(xiě)多個(gè)保持寄存器

一、Modbus RTU

　　RTU協(xié)議中的指令由地址碼(一個(gè)字節(jié)），功能碼（一個(gè)字節(jié)），起始地址（兩個(gè)字節(jié)），數(shù)據(jù)（N個(gè)字節(jié)），校驗(yàn)碼（兩個(gè)字節(jié)）五個(gè)部分組成。

數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（兩個(gè)字節(jié)，表示的是寄存器個(gè)數(shù)，假定為M）和數(shù)據(jù)正文（M乘以2個(gè)字節(jié)）組成。

發(fā)：01 03 01 8E 00 04 25 DE //讀（0x03），從寄存器地址01 8E 開(kāi)始讀，讀4個(gè)寄存器00 04

回：01 03 08 00 01 00 01 00 01 00 01 28 D7 // 08表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，00 01 00 01 00 01 00 01讀到的數(shù)據(jù)

發(fā)：00 10 00 20 00 01 02 00 00 AC A0 // 寫(xiě)（0x10），從寄存器地址 00 20開(kāi)始寫(xiě)，寫(xiě)一個(gè)寄存器 00 01，寫(xiě)入值 00 00

回：00 10 00 20 00 01 01 D2

二、Modbus TCP

　　Modbus TCP協(xié)議是在RTU協(xié)議前面添加MBAP報(bào)文頭，由于TCP是基于可靠連接的服務(wù)，RTU協(xié)議中的CRC校驗(yàn)碼就不再需要，所以在Modbus TCP協(xié)議中是沒(méi)有CRC校驗(yàn)碼。

MBAP報(bào)文頭：

事務(wù)處理標(biāo)識(shí)	協(xié)議標(biāo)識(shí)	長(zhǎng)度	單元標(biāo)識(shí)符
2字節(jié)	2字節(jié)	2字節(jié)	1字節(jié)

事務(wù)處理標(biāo)識(shí)	可以理解為報(bào)文的序列號(hào)，一般每次通信之后就要加1以區(qū)別不同的通信數(shù)據(jù)報(bào)文
協(xié)議標(biāo)識(shí)符	00 00表示ModbusTCP協(xié)議
長(zhǎng)度	表示接下來(lái)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，單位為字節(jié)
單元標(biāo)識(shí)符	可以理解為設(shè)備地址

發(fā)：00 00 00 00 00 06 00 03 00 20 00 01
回：00 00 00 00 00 05 00 03 02 00 00

發(fā)：00 00 00 00 00 06 00 04 00 30 00 01
回：00 00 00 00 00 05 00 04 02 00 08

發(fā)：00 00 00 00 00 09 00 10 00 20 00 01 02 00 00

回：00 00 00 00 00 06 00 10 00 20 00 01

三、總結(jié)(注：16進(jìn)制發(fā)送)

1、讀指令對(duì)比（0x04）

	MBAP報(bào)文頭	地址碼	功能碼	寄存器地址	寄存器數(shù)量	CRC校驗(yàn)
Modbus RTU	無(wú)	01	04	00 00	00 16	71 C4
Modbus TCP	00 00 00 00 00 06 01		04	00 00	00 16	無(wú)

2、寫(xiě)指令對(duì)比(0x10)

	MBAP報(bào)文頭	地址碼	功能碼	寄存器地址	寄存器數(shù)量	數(shù)據(jù)長(zhǎng)度	正文	CRC校驗(yàn)
Modbus RTU	無(wú)	00	10	00 20	00 01	02	00 00	AC A0
Modbus TCP	00 00 00 00 00 09 00		10	00 20	00 01	02	00 00	無(wú)