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Modbus協(xié)議概述

  Modbus是OSI模型第7層上的應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議,它在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機/服務(wù)器通信。目前,可以通過下列三種方式實現(xiàn)Modbus通信:
  以太網(wǎng)上的TCP/IP;


  各種介質(zhì)(有線:EIA/TIA-232-F、EIA-422、EIA/TIA-485-A;光纖、無線等)上的異步串行傳輸;
  Modbus PLUS,一種高速令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)。
  作為中國國家標(biāo)準(zhǔn)的“基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范”在描述Modbus應(yīng)用協(xié)議的基礎(chǔ)上,提供了Modbus應(yīng)用協(xié)議在串行鏈路和TCP/IP上的實現(xiàn)指南。


Modbus 通信線

  Modbus數(shù)據(jù)單元
  Modbus協(xié)議定義了一個與基礎(chǔ)通信層無關(guān)的簡單協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU),特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的Modbus協(xié)議映射能夠在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元(ADU)上引入一些附加域。啟動Modbus事務(wù)處理的客戶機創(chuàng)建Modbus PDU,其中的功能碼向服務(wù)器指示將執(zhí)行哪種操作,功能碼后面是含有請求和響應(yīng)參數(shù)的數(shù)據(jù)域。


通用Modbus幀

  當(dāng)Modbus應(yīng)用在串行鏈路上時,Modbus ADU的地址域只含有從站地址,而差錯校驗碼是根據(jù)報文內(nèi)容執(zhí)行“冗余校驗”計算的結(jié)果,根據(jù)使用的傳輸模式(RTU或ASCII)采用不同的計算方法。


串行鏈路上的Modbus幀

  當(dāng)Modbus應(yīng)用在TCP/IP上時,將使用一種專用報文頭——MBAP報文頭(Modbus應(yīng)用協(xié)議報文頭)來識別Modbus應(yīng)用數(shù)據(jù)單元。


TCP/IP上的Modbus幀

  

  Modbus標(biāo)準(zhǔn)功能碼
  Modbus協(xié)議定義了三種功能碼:
  ◆    公共功能碼:被確切定義的、唯一的功能碼,由Modbus-IDA組織確認(rèn)、可進(jìn)行一致性測試且已在MB IETF RFC中歸檔
  ◆    用戶定義的功能碼:用戶無需Modbus-IDA組織的任何批準(zhǔn)就可以選擇和實現(xiàn)的功能碼,但是不能保證被選功能碼的使用是唯一的
  ◆    保留功能碼:某些公司在傳統(tǒng)產(chǎn)品上現(xiàn)行使用的功能碼,不作為公共使用。
  公共功能碼定義如下表所示。

  Modbus通信原理
  Modbus是一種簡單的客戶機/服務(wù)器型應(yīng)用協(xié)議,其通信遵循以下的過程:
  ◆    客戶端準(zhǔn)備請求并向服務(wù)器發(fā)送請求;
  ◆    服務(wù)器分析并處理客戶端的請求,然后向客戶端發(fā)送結(jié)果;
  ◆    如果出現(xiàn)任何差錯,服務(wù)器將返回一個異常功能碼。


Modbus事務(wù)處理

  統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)
  Modbus串行鏈路、Modbus PLUS和Modbus TCP/IP使用的是一種統(tǒng)一的應(yīng)用協(xié)議,因而使得信息從一個網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)絡(luò)而不需改變通訊協(xié)議成為了可能。
  當(dāng)Modbus在TCP/IP上實施時,用戶還可以從IP路由功能中得益,使得分布于世界任何地方的設(shè)備之間都可以進(jìn)行通訊。施耐德電氣還提供了全套的網(wǎng)關(guān),用于實現(xiàn)Modbus TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的Modbus PLUS 或Modbus串行鏈路網(wǎng)絡(luò)之間的互連。
  IANA委員會給施耐德電氣公司分配了已為大家熟知的TCP 502端口,以專為Modbus協(xié)議保留。由此可見,Modbus協(xié)議現(xiàn)在已經(jīng)成為Internet標(biāo)準(zhǔn)。Modbus和Modbus TCP/IP也被IEC 61158國際標(biāo)準(zhǔn)承認(rèn)為一種現(xiàn)場總線,同時它們還是由ITEI管理的中國國家標(biāo)準(zhǔn)。
  Modbus擁有著名的TCP端口502
  Modbus TCP/IP是唯一個被分配到互聯(lián)網(wǎng)端口的工業(yè)以太網(wǎng)專題">工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議!
  23 -bbbnet 遠(yuǎn)程登錄協(xié)議
  21 -FTP 文件傳輸協(xié)議
  161 -SNMP 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議
  25 -SMTP 簡單郵件傳輸協(xié)議
  53 -DNS 域名解析服務(wù)
  110 -POP3 郵局協(xié)議
  80 -HTTP 超文本傳輸協(xié)議
  67 -BOOTPS 引導(dǎo)程序協(xié)議服務(wù)器
  502 -Modbus MODBUS TCP端口
  簡單而且開放
  Modbus應(yīng)用協(xié)議非常簡單并且已經(jīng)得到普遍的認(rèn)可,很多制造商都開發(fā)了對Modbus TCP/IP連接的支持。Modbus TCP/IP的簡單性使得任何小型的現(xiàn)場設(shè)備,例如I/O組件,都可以通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊,而不需要配備功能強大的微處理器或大容量的內(nèi)存。
  Modbus TCP/IP —— 高性能

由于結(jié)合了Modbus協(xié)議的簡單性和100 M 以太網(wǎng)的高速度,Modbus TCP/IP展現(xiàn)了卓越的性能,這意味著將這種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在實時性要求很高的場合,如I/O掃描,是可行的。
  Modbus通信透明性
  Modbus協(xié)議可以方便地在各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行通信,每種設(shè)備(PLC、HMI、控制面板、變頻器、運動控制、I/O設(shè)備等)都能使用Modbus協(xié)議來啟動遠(yuǎn)程操作,同樣的通信能夠在串行鏈路和TCP/IP以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行,而網(wǎng)關(guān)則能夠?qū)崿F(xiàn)各種使用Modbus協(xié)議的總線或網(wǎng)絡(luò)之間的通信。由此可見,Modbus協(xié)議實現(xiàn)了全方位的通信透明。


Modbus通信全透明  

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本文標(biāo)簽:Modbus協(xié)議概述
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