Modbus是一种广泛应用于工业自动化和控制系统中的通信协议，由Modicon（现属于施耐德电气）于1979年开发。它主要用于PLC（可编程逻辑控制器）之间，以及PLC与其他设备（如传感器、执行器、HMI、SCADA系统）之间的通信。Modbus由于其简单性和可靠性，成为工业领域最常用的协议之一。

Modbus的工作原理 #

Modbus遵循主从架构（Master-Slave Architecture），在通信网络中，通常有一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）。主设备负责发出请求，从设备接收并响应请求。

Modbus协议有多个版本，主要包括：

1. Modbus RTU（Remote Terminal Unit）：基于串行通信（如RS-232、RS-485）的协议。数据以二进制格式发送，传输效率高，通常用于串行链路。

2. Modbus ASCII：与Modbus RTU类似，但数据以ASCII码格式发送，传输速率较低，但易于调试。

3. Modbus TCP/IP：基于以太网的版本，采用TCP/IP协议栈来传输Modbus数据包，适用于局域网或广域网环境。它允许更灵活的网络拓扑，并支持更多设备接入。

通信帧结构 #

Modbus通信的基本单位是“帧”，一帧包括以下几个部分：

• 地址域：用于标识目标设备的地址。
• 功能码（Function Code）：定义要执行的操作，如读取寄存器、写入数据等。
• 数据域：根据功能码携带相应的数据（如寄存器地址、寄存器值等）。
• 校验码：用于确保数据传输的完整性（在Modbus RTU和ASCII中使用）。

常用功能码 #

• 01：读取线圈状态
• 02：读取离散输入
• 03：读取保持寄存器
• 04：读取输入寄存器
• 05：写单个线圈
• 06：写单个寄存器
• 15：写多个线圈
• 16：写多个寄存器

Modbus的应用场景 #

Modbus协议广泛应用于工业控制系统中，尤其是在以下场景中：

• 设备间数据采集和监控（如PLC与传感器、HMI的连接）。
• 过程自动化中的数据传输。
• 远程监控和控制系统（如SCADA系统）。

Modbus的开放性和简单性，使其成为工业物联网（IIoT）中广泛使用的协议之一。