1、Modbus是什么
基本上，Modbus 是一種用于設備之間通信的應用層協議主要用于交換自動化領域的典型數據。
在這個級別上，Modbus 是一種無狀態的客戶端-服務器協議（例如，很像 HTTP），基于事務，它由請求（由客戶端發出）和響應（由服務器發出）組成。在通常應用該協議的領域中，存在一個概念，即使用共享信號電纜的網絡上控制較低級別通信行為的可能模式之一：主從。為了防止混淆，以下有向關系根據客戶端-服務器范式描述了主從：
Master
主站 對應 ----> 客戶端
Slave
從站 對應----->服務端
2、Modbus協議解析
無狀態通信基于一個簡單的包，稱為協議數據單元 (PDU)。協議規范定義了三種類型的 PDU：
請求 PDU，包括：
- 指定功能的代碼（功能代碼，1 字節）
- 和功能特定數據（功能數據，可變字節數）
響應 PDU，包括：
- 請求對應的功能碼（Function Code，1字節）
- 和響應特定數據（響應數據，可變字節數）
異常響應 PDU，包括：
- 請求對應的功能碼+0x80（128），（錯誤碼，1字節）
- 以及指定異常的代碼（異常代碼，1 字節）
2.1、Modbus功能
每個功能都分配了一個特定的功能代碼。它們的范圍是 1-127（十進制），因為129（即 1+128）-255（即 127+128）代表錯誤代碼的范圍。
功能碼是協議的一部分，功能碼就分為以下三類，一個是協議里規定好的功能，用戶也可以自定義功能
Public
保證是唯一的，并指定公開記錄的明確定義的功能。這些由社區驗證并且存在一致性測試。
- 讀離散輸入
- 讀寫線圈
- 讀輸入寄存器
- 讀寫保持寄存器
User-Defined
可用于用戶定義的函數，因此它們的代碼可能不是唯一的。該規范為用戶定義的函數定義了代碼范圍 65-72 和 100-110。
保留
這些目前被一些公司用于遺留產品，不能公開使用
函數的文檔包括：
- 函數的描述（即它的用途）、它的參數和返回值（包括可能的異常）。
- 分配的功能代碼
- 請求 PDU
- 響應 PDU
- 異常響應PDU
2.2、Modbus數據模型
Modbus的功能就是基于這些數據模型實現的
離散輸入
?類型
一位
?使用權
只讀
?視覺的
離散輸出（線圈）
?類型
一位
?使用權
讀寫
?視覺的
輸入寄存器
?類型
16 位字
?使用權
只讀
?視覺的
保持寄存器（Register）
?類型
16 位字
?使用權
讀寫
?視覺的
3、Modbus實現
3.1、串行Modbus實現
Modbus 以異步串行網絡通信的實現形式開始了它的生命。應用層協議直接在串行接口和串行通信標準之上運行。最常見的（通過電線）是：
RS232 (EIA232) ：
參見RS232 @ 維基百科
RS422：
請參閱EIA422 @ 維基百科
RS485：
參見EIA 485 @ 維基百科**
RS232用于短距離點對點通信，EIA422同樣適用，它是RS232在工業環境下的雙向擴展，也支持更遠的距離。
EIA485 可用于多點通信（即多個設備連接到同一條信號電纜），采用主從模式（一個主站和 n 個固定地址從站）。
圖 4 顯示了可能的網絡設置。
為了啟用此設置的實際通信，該實現使用附加字段擴展了 PDU，更好的說法是，它將 PDU 包裝到一個帶有標頭和錯誤校驗和的包中（參見圖 5）。結果包由協議規范定義為應用程序數據單元 (ADU)，其最大包大小為 256 字節。
筆記
256 字節的最大包大小限制適用于所有現有的 Modbus 協議實現（傳統）！
頭部由地址字段（1 個字節）組成，尾部是整個包的錯誤校驗和，包括地址字段（即頭部）。為了傳輸，Modbus 消息（即 ADU）被放入一個具有已知開始和結束點的幀中，從而允許檢測消息的開始和結束，從而檢測部分消息。存在兩種傳輸模式，它們的編碼、成幀和校驗和有所不同：
1、ASCII碼
幀被編碼為每個字節兩個 ASCII 字符，代表字節的十六進制表示法（即字符 0-9、A-F）。錯誤校驗和由縱向冗余校驗（LRC；1 字節）表示，消息以冒號（':'，0x3A）開頭，以回車符-換行符（“CRLF”，0x0D0A）結束。字符之間可能會出現 1 秒的停頓。
2、RTU
幀以二進制傳輸以實現更高的密度。錯誤校驗和由循環冗余校驗（16 位 CRC；2 字節）表示，消息以至少 3.5 個字符時間的靜默間隔開始和結束。這最容易實現為網絡上正在使用的波特率的字符時間的倍數。兩個字節之間可能發生的最大暫停為 1.5 個字符時間。
jamod 旨在支持兩種傳輸模式，使用基于 javax.comm API 的實現。
警告
RTU 實現僅支持 Master 端。它按照最大努力原則工作，這意味著它可能無法在低延遲實時環境中以可靠的方式工作。
確實可以實現基于其他串行堆棧實現（即 Java Comm API 實現的替代品）的串行傳輸，例如SerialPort(www.sc-systems.com/products/se…) .根據產品信息，它支持大約20個平臺，并已成功用于在Java中實現兩種串行傳輸模式（僅限Master，參見Field Talk/Java，Focus Engineering的商業Master協議包）。
3.2、基于 IP 的 Modbus 實現
基于 TCP/IP 的 Modbus 協議實現 (Modbus/TCP) 最近已作為 RFC 草案提交給 IETF。它使用 TCP/IP 堆棧進行通信（注冊端口為 502）并使用 IP 特定報頭擴展 PDU（參見圖 6）。
可能的網絡設置不受規范的約束；可以建立多主系統或實現雙向通信（即同時有主從節點）。但是，用戶應該清楚地意識到主/從模式的偏差會產生影響。
IP 特定報頭（在規范中稱為 MBAP）長 7 個字節，由以下字段組成：
- 用于交易配對的調用標識（2 個字節）；以前稱為交易標識符
- Modbus的協議標識符（2個字節），是0用于Modbus默認;為將來的擴展保留
- 報文長度（2個字節），所有后面字節的字節計數
- 用于標識位于非 TCP/IP 網絡上的遠程單元的單元標識符（1 個字節）
4、總結
本文翻譯自Modbus Java版官方文檔
jamod官方文檔http://jamod.sourceforge.net/kb/protocol.html
到此這篇關于帶你輕松了解Modbus協議的文章就介紹到這了,更多相關了解Modbus協議內容請搜索服務器之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持服務器之家！
原文鏈接：https://juejin.cn/post/7025407496009285645
