Modbus通讯协议是什么？详解分析

工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络时代，工业控制器连网也为网络管理提供了方便。Modbus就是工业控制器的网络协议中的一种。

丨Modbus通信协议简介

Modbus协议，首先从字面理解它包括Mod和Bus两部分，首先它是一种bus，即总线协议，和I2C、SPI类似，总线就意味着有主机，有从机，这些设备在同一条总线上。

Modbus支持单主机，多个从机，最多支持247个从机设备。关于Mod，因为这种协议最早被用在PLC控制器中，准确的说是Modicon公司的PLC控制器，这也是Mod-Bus名称的由来。

后来Modicon被施耐德(Schneider)收购，Modbus协议广泛应用在工业控制器、HMI和传感器上，逐渐被其他厂商所接受，成为了一种主流的通讯协议，用于和外围设备进行通讯。

Modbus在7层OSI参考模型中属于第七层应用层，数据链路层有两种：基于标准串口协议和TCP协议，物理层可使用3线232、2线485、4线422，或光纤、网线、无线等多种传输介质。

Modbus协议是一种请求/应答方式的交互过程，主机主动发起通讯请求，从机响应主机的请求，从机在没有收到主机的请求时，不会主动发送数据，从机之间不会进行通讯。

目前关于Modbus比较权威的官方标准文档有两个：

1.modbus_application_protocol_specification_v1.1b3.pdf

2.基于Modbus协议的工业自动化网络规范 GB-T19582.1-2008.pdf

丨Modbus 通信协议特点

(1)标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。

(2)Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。

(3)Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。

丨Modbus4种数据类型

Modbus协议规定，进行读写操作的数据类型，按照读写属性和类型可分为以下4种：

1.离散量输入(Discretes Input )：1位，只读

2.线圈(Coils)：1位，读写

3.输入寄存器(Input Registers )：16位，只读

4.保持寄存器(Holding Registers)：16位，读写

Modbus协议已经成为工业自动化领域中最为流行的通信协议之一。许多工业设备，包括PLC、DCS、智能仪表等都在使用Modbus协议作为它们之间的通信标准。截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个，这表明该协议已经得到了广泛的应用和认可。

Modbus是一种基于串行通信的通信协议，旨在为工业现场提供一种通用的通信标准，以实现不同设备之间的数据交换和控制。该协议最初由Modicon公司开发，现属于施耐德电气公司。Modbus协议是一种应用层协议，它定义了一种通用的消息格式，使得不同的设备之间可以进行数据交换和控制。该协议支持不同的物理层，如RS-232、RS-422、RS-485和以太网，因此可以应用于不同的设备和网络。

Modbus是一个主/从通信协议，提供功能码规定的服务。互联网组织使用TCP/IP栈上的保留系统端口502访问Modbus。Modbus Plus是一种高速令牌传递网络，Modbus的工作过程：

1. Modbus通信始于主站向从站发送查询请求。

2. 从站接收到请求并解析请求内容。

3. 从站根据请求内容执行相应的操作(例如读取寄存器或写入寄存器)，并将响应数据发送回主站。

4. 主站接收到响应数据并解析响应内容。

5. 主站处理响应数据并根据需要发送更多的查询请求。

6. 这个过程一直持续到通信完成或发生错误。

MODBUS通讯协议是工业自动化领域中广泛使用的一种串行通信协议。它由美国Modicon公司于1979年开发，现在已经成为工业电子设备之间通信的标准。MODBUS协议支持主从结构，允许多个设备通过串行线缆进行通信。根据不同的传输方式和数据格式，MODBUS协议可以分为多种类型。

一、MODBUS RTU(MODBUS Real-time Unit)

MODBUS RTU是MODBUS协议的一种形式，它采用二进制数据格式进行通信。在RTU模式下，数据帧中的每个字节之间没有分隔符，字节之间通过停止位进行区分。MODBUS RTU支持半双工通信，即在一个方向上的数据传输完成后，需要切换到另一个方向进行数据传输。它适用于长距离、低速率的通信场合。

二、MODBUS ASCII(MODBUS ASCII)

MODBUS ASCII是MODBUS协议的另一种形式，它采用ASCII字符格式进行通信。在ASCII模式下，数据帧中的每个字节之间有一个分隔符，字节之间通过空格进行区分。MODBUS ASCII支持半双工通信，它适用于需要传输文本信息或者需要查看通信数据的场合。

三、MODBUS TCP/IP(MODBUS over TCP/IP)

MODBUS TCP/IP是MODBUS协议在以太网上的实现，它采用TCP/IP协议进行通信。在TCP/IP模式下，MODBUS设备通过IP地址和端口号进行标识，主机设备可以通过网络接口与MODBUS设备进行通信。MODBUS TCP/IP支持全双工通信，即两个方向上的数据传输可以同时进行。它适用于需要远程控制和监控的场合。

四、MODBUS串行(MODBUS Serial)

MODBUS串行是MODBUS协议的基本形式，它采用串行线缆进行通信。在串行模式下，数据帧中的每个字节之间有一个起始位和一个停止位，字节之间通过电平的跳变进行区分。MODBUS串行支持半双工通信，它适用于近距离、高速率的通信场合。根据传输线的类型和电平的不同，MODBUS串行可以分为多种不同的物理层接口，如RS-485、RS-422、RS-232等。

五、其他类型

除了上述四种类型外，还有一些其他类型的MODBUS协议。例如，MODBUS Plus是一种适用于以太网的MODBUS协议，它采用令牌环方式进行通信;MODBUS ProfiNet是一种适用于工业以太网的MODBUS协议，它采用TCP/IP协议进行通信;MODBUS-IDA是一种适用于工业自动化的MODBUS协议，它支持多种不同的总线接口和数据格式。

六、总结

综上所述，MODBUS通讯协议有多种类型，每种类型都有其特定的应用场景和特点。在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的协议类型和接口形式进行通信。