解讀Modbus通訊協議

作為工控人，Modbus 通訊協議想必都不陌生，Modbus 通訊協議可以說是工業自動化領域應用最為廣泛的通訊協議，因為他的開放性、可擴充性和標準化使他成為通用工業標準。

1979 年施耐德電氣制定了一個用于工業現場的總線協議 Modbus 協議，現在工業中使用 RS485 通信場合很多都采用 Modbus 協議，所以今天我們來了解下 Modbus 通信協議。

Modbus 是 Modicon 公司為其 PLC 通訊而開發的一種通訊協議。也是全球第一個真正用于工業現場的總線協議。Modbus 網絡是一個工業通信系統，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機通過公用線路或局部專用線路連接而成。其系統結構既包括硬件、亦包括軟件。它可應用于各種數據采集和過程監控。

Modbus 特點：

（1）標準、開放，用戶可以免費、放心地使用 Modbus 協議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。

（2）Modbus 可以支持多種電氣接口，如 RS－232、RS－485 等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

（3）Modbus 的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發簡單。

從 1979 年問世至今，已經成為工業通訊領域的業界標準，最初的 Modbus 僅支持串口，分為 Rtu 和 ACSII 兩種信號傳輸模式（一般基于 RS485 串口通信媒介）。而隨著時代的變遷，Modbus 新增了 TCP 版本，可以通過以太網進行通訊，此外 Modbus 還有一個 Modicon 專用的 Modbus Plus 版本。

Modbus 是一種單主站的主／從通訊模式，由 1 個子站和多個從站組成，允許多個設備連接在同一個網絡上進行通訊。

Modbus 三種通信協議介紹：

Modbus TCP，以太網，RJ45。

Modbus RTU／ASCII，異步串行通訊，RS232／485／422、光纖、無線

Modbus Plus，高速令牌傳遞網絡，同軸電纜或光纜。

其中 Modbus RTU、Modbus TCP 最為常用。

信號傳輸模式對比

一、RTU 與 ASCII

1、Modbus ASCII 協議擁有開始和結束標記，Modbus RTU 沒有。

這就使得 ASCII 協議中對數據包的處理能夠更加的方便。

例如：ASCII 協議中一個數據包之間的傳輸間隔可以高達 1s（一般不超過 1s，超過 1s 接收設備認為出錯）。

RTU 協議中規定每兩個字節中之間發送或接收時間不得超過 3．5 倍的字符傳輸時間，否則超過這一規定時間則會認為是新幀的開始。

2、ASCII 協議的可讀性強、傳輸效率低。

由于 ASCII 協議傳輸的都是可見的 ASCII 字符，所以調試階段會顯得更加直觀。

但是這同時也是它的缺點，可讀性的增加帶來的就是通訊傳輸效率低。例如傳輸 1 個十六進制數 0xF9，ASCII 就要傳送“F”和“9”兩個字符，其對應的 ASCII 碼是 0x46 和 0x39 兩個字節，而 RTU 只需要 1 個字節就可以完成傳輸。

而 Modbus 作為應用于工業領域的通信協議，面向的主要是技術工人和工程師，不需要很強的可讀性，反而傳輸的數據量一般會比較大，所以在工業現場很少會采用 ASCII 協議。

3、校驗程序不同

RTU 采用 CRC 校驗，而 ASCII 采用 LRC 校驗。LRC 校驗程序相對 CRC 校驗程序簡單。兩種校驗方法會在后續文章中詳細介紹。

二、TCP 與 Rtu

1、概念不同：Modbus 是一種標準的工業控制數據交換協議，可以用 RTU 和 ASCII 兩種方式進行協議數據的互傳，RTU 是通過二進制數據方式直接傳送數據，而 TCP 是通過將每字節二進制數據轉換為固定兩位十六進制字符串，再依次串聯在一起，以 TCP 碼形式進行數據傳送，一般用得最多的還是 RTU 方式。

2、通信方式不同：以太網，對應的通信模式是 Modbus TCP。異步串行傳輸（各種介質如有線 RS－232－／422／485／；光纖、無線等），對應的通信模式是 Modbus Rtu 或 Modbus ASCII。高速令牌傳遞網絡，對應的通信模式是 Modbus PLUS。

審核編輯 黃宇