MODBUS通訊協議詳解
Modbus通信協議由Modicon公司(現已由施耐德公司并購,成為其旗下的子品牌)于1979年發明,是全球最早用于工業現場的總線協議;Modbus通信協議采用的是主從通信模式(即Master/Slave通信模式),其在分散控制方面應用極其廣泛,從而使得Modbus協議在全球得到了廣泛的應用。
Modbus協議可以說是工業自動化領域應用最為廣泛的通訊協議,因為它的開放性、可擴充性和標準化使它成為一個通用工業標準,有了它,不同廠商的產品可以簡單可靠的接入網絡,實現系統的集中監控,分散控制功能。
Modbus通信協議具有支持串口(主要是RS-485總線)、以太網多個版本,其中最著名的是Modbus RTU,Modbus ASCII和Modbus TCP三種。
1)Modbus RTU與Modbus ASCII
Modbus RTU與Modbus ASCII是最簡單的兩種Modbus通訊方式,適用于通信串行總線(接口一般采用RS232C或RS485/422等),數據通信采用Maser/Slave方式;Modbus協議需要對數據進行校驗,串行協議中除有奇偶校驗外,ASCII模式采用LRC校驗,RTU模式采用16位CRC校驗。
Modbus RTU與Modbus ASCII均支持RS-485總線,其中Modbus RTU由于其采用二進制表現形式以及緊湊數據結構,通信效率較高,應用比較廣泛;而Modbus ASCII由于采用ASCII碼傳輸,并且利用特殊字符作為其字節的開始與結束標識,其傳輸效率要遠遠低于Modbus RTU協議,一般只有在通信數據量較小的情況下才考慮使用Modbus ASCII通信協議,在工業現場一般都是采用Modbus RTU協議,一般而言,大家說的基于串口通信的Modbus通信協議都是指Modbus RTU通信協議。
在RTU模式下,一字節的數據傳輸的就是一字節。在ASCII模式下,同樣一字節的數據用了二字節來傳輸。例如,要傳輸數字0x5B, RTU傳輸的是01011011(二進制),而ASCII傳輸的是00110101和01000010?梢,ASCII傳輸的速率是RTU的一半。
2)Modbus RTU與Modbus TCP
Modbus-RTU和Modbus-TCP兩個協議的本質都是MODBUS協議,靠MODBUS寄存器地址來交換數據。Modbus TCP和Modbus RTU協議非常類似,只要把RTU協議二字節的校驗碼去掉,然后在RTU協議的開始加上5個0和一個6,并通過TCP/IP網絡協議發送出去即可。Modbus TCP適用于以太網,默認分配502端口。
不過Modbus RTU活躍在串行通訊領域,常使用RS485或者RS232串口通訊,而Modbus TCP則應用于以太網通信領域,使用以太網通信,并可支持以太網POE供電。相比于Modbus RTU的主從站協議規則(只有一個主站),在Modbus TCP中則定義多主站多從站的模式,主站是客戶機(CLIEBT),從站是服務器(SERVER),實現了復數主站和復數從站通過總線在網絡上進行數據交互。每一個主站(客戶機)都可以訪問任意的服務器獲取數據信息,實現了數據的自由分配和調取,相比于RTU協議來的更加的靈活自由。
Modbus是一種應用層消息傳輸協議,通過此協議,控制器之間、控制器經由網絡(如以太網)和其他設備之間可以通信,在通信工作中,每個命令都會指定目的地址,雖然非通信設備也可能收到命令消息,但只有地址匹配的才會響應。
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