（一）Modbus通信協議簡介

1、簡介

 　　Modbus是一種串行通訊協議，是Modicon公司於1979年爲使用可編程邏輯控制器PLC通訊而發表。Modbus是工業領域通訊協議的業界標準，是工業電子設備之間經常使用的鏈接方式。Modbus在工業控制領域通訊協議中被普遍使用基於如下幾個特色：

1. 公開發表而且無版權要求；
2. 易於部署和維護；
3. 對供應商來講，修改移動本地的比特或字節沒有不少限制。

2、Modbus通信方式

1. 以太網上的 TCP/IP ；
   
2. 各類媒體（有線：EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A ；光纖、無線等）上的異步串行傳輸；Modbus RTU和Modbus ASCII通信既是採用該方式；
3. Modbus Plus，一種高速令牌傳遞網絡。

 

3、協議描述

　　Modbus協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構,而無論它們是通過何種網絡進行通訊的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，若是迴應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤並記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。 　　

　　經過此協議，控制器相互之間、或控制器經由網絡（如以太網）能夠和其它設備之間進行通訊。Modbus協議使用的是主從通信技術，即由主設備主動查詢和操做從設備。通常將主控設備方所使用的協議稱爲Modbus Master，從設備方使用的協議稱爲Modbus Slave。典型的主設備包括工控機和工業控制器等；典型的從設備如PLC可編程控制器等。Modbus通信物理接口能夠選用串口（包括RS23二、RS485和RS422），也能夠選擇以太網口。其通訊遵循如下的過程：

1. 主設備（客戶機）向從設備（服務器）發送請求；
2. 從設備（服務器）分析並處理主設備（客戶機）的請求，而後向主設備（客戶機）發送結果；
3. 若是出現任何差錯，從設備（服務器）將返回一個異常功能碼 。

　　當在一Modbus網絡上通訊時，此協議決定了每一個控制器需要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。若是須要回應，控制器將生成反饋信息並用Modbus協議發出。在其它網絡上，包含了Modbus協議的消息轉換爲在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網絡解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。

　　Modbus的工做方式是請求/應答，每次通信都是主站先發送指令，能夠是廣播，或是向特定從站單播，從站響應指令，並按要求應答，或者報告異常；當主站不發送請求時，從站不會本身發出數據，從站和從站之間不能直接通信。

　　Modbus協議可以應用在不一樣類型的總線或者網絡。對應不一樣的總線或網絡，Modbus協議引入一些附加域映射成應用數據單元（ADU），即ADU = 附加域 + PDU。例如：

• RS232 / RS485 ADU = 253 字節+服務器地址(1 byte) + CRC (2 字節) = 256 字節 ；
• TCP MODBUS ADU = 249 字節+ MBAP (7 字節) = 256 字節 。
  

4、數據編碼

　　MODBUS 使用一個‘big-Endian’ 表示地址和數據項。這意味着當發射多個字節時，首先發送最高有效位。 例如：

Register size : 16 - bits

value: 0x1234

the first byte sent is : 0x12

then: 0x34

5、數據模型

　　MODBUS 以一系列具備不一樣特徵表格上的數據模型爲基礎。四個基本表格爲：

6、功能碼

　　有三類Modbus功能碼。分別是：

　　1.公共功能碼：

• 是較好地被定義的功能碼 ；
  
• 保證是惟一的；
  
• MODBUS 組織可改變的 ；
  
• 公開證實的 ；
  
• 具備可用的一致性測試 ；
  
• MB IETF RFC 中證實的 ；
  
• 包含已被定義的公共指配功能碼和將來使用的未指配保留供功能碼 。

　　2.用戶定義功能碼：

• 有兩個用戶定義功能碼的定義範圍，即 65 至 72 和十進制 100 至 110 ；
  
• 用戶沒有 MODBUS 組織的任何批准就能夠選擇和實現一個功能碼 ；
  
• 不能保證被選功能碼的使用是惟一的 ；
  
• 若是用戶要從新設置功能做爲一個公共功能碼，那麼用戶必須啓動 RFC，以便將改變引入公共分類中，而且指配一個新的公共功能碼 。
  

　　3.保留功能碼：

• 一些公司對傳統產品一般使用的功能碼，而且對公共使用是無效的功能碼 。
  

　　4.公共功能碼定義以下表所示：