Modbus协议

1.起源

Modbus由Modicon公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准。
Modbus通信协议具有多个变种，其中有支持串口，以太网多个版本，其中最著名的是Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP三种
其中Modbus TCP是在施耐德收购Modicon后1997年发布的

2.分类

1） Modbus RTU:
运行在串口上的协议，采用二进制表现形式以及紧凑型数据结构，通信效率高，应用广泛
2） Modbus ASCII:
运行在串口上的协议，采用ASCII码传输，并且利用特殊字符作为其字节的开始与结束标识，其传输效率要远远低于Modbus RTU协议，一般只有在通信数据量较小的情况下才考虑使用Modbus ASCII通信协议
3） Modbus TCP:
运行在以太网上的协议

3.优势

免费、简单、容易使用

4. 应用场景

Modbus协议是现在国内工业领域应用最多的协议，不只PLC设备，各种终端设备，比如水控机、水表、电表、工业秤、各种采集设备

5. Modbus TCP的特点

1）采用主从问答式通信
2）Modbus TCP是应用层协议，基于传输层TCP协议实现
3）Modbus TCP端口号默认502

Modbus TCP协议格式

ModbusTcp协议包含三部分：报文头、功能码、数据

1.报文头

在这里插入图片描述
事务处理标识符：主机发什么，从机回什么，没有限制
协议标识符：00 00(十六进制) 占2字节
长度：占两个字节，需要4位16进制来表示
单元标识符：从机ID

2.寄存器

包含四种：离散量输入、线圈、输入寄存器、保持寄存器
1）离散量和线圈其实就是位寄存器（每个寄存器数据占1字节），工业上主要用于控制IO设备。
线圈寄存器，类比为开关量，每一个bit都对应一个信号的开关状态。所以一个byte就可以同时控制8路的信号。比如控制外部8路io的高低。线圈寄存器支持读也支持写，写在功能码里面又分为写单个线圈寄存器和写多个线圈寄存器。
对应上面的功能码也就是：0x01 0x05 0x0f
离散输入寄存器，离散输入寄存器就相当于线圈寄存器的只读模式，他也是每个bit表示一个开关量，而他的开关量只能读取输入的开关信号，是不能够写的。比如我读取外部按键的按下还是松开。
2）输入和保持寄存器是字寄存器（每个寄存器数据占2个字节），工业上主要用于存储工业设备的值
保持寄存器，这个寄存器的单位不再是bit而是两个byte，也就是可以存放具体的数据量的，并且是可读写的。比如我我设置时间年月日，不但可以写也可以读出来现在的时间。写也分为单个写和多个写
所以功能码有对应的三个：0x03 0x06 0x10
输入寄存器，这个和保持寄存器类似，但是也是只支持读而不能写。一个寄存器也是占据两个byte的空间。类比我我通过读取输入寄存器获取现在的AD采集值
对应的功能码也就一个 0x04

3. 功能码

在这里插入图片描述
寄存器PLC地址和寄存器的对应关系：
线圈： 00001-09999
离散量输入：10001-19999
输入寄存器：30001-39999
保持寄存器：40001-49999
具体协议分析可参考：
http://www.360doc.com/content/20/0804/12/43769266_928452485.shtml

Modbus RTU

1. 与Modbus TCP的区别

在一般工业场景使用modbus RTU的场景还是更多一些，modbus RTU基于串行协议进行收发数据，包括RS232/485等工业总线协议。
与modbus TCP不同的是RTU没有报文头MBAP字段，但是在尾部增加了两个CRC检验字节（CRC16），因为网络协议中自带校验，所以在TCP协议中不需要使用CRC校验码。
RTU和TCP的总体使用方法基本一致，只是在创建modbus对象时有所不同，TCP需要传入网络socket信息；而RTU需要传入串口相关信息。