modbus-modbus-tcp-协议解析

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1、Modbus和Modbus/TCP协议基础介绍EPA推广应用中心章雷Modbus协议在串行链路上的实现3Modbus协议规范2概述1Modbus协议在TCP/IP上的实现4主要内容概述1Modbus是MODICON公司于1979年开发的一种通讯协议，是一种工业现场总线协议标准。1996年施耐德公司推出了基于以太网TCP/IP的Modbus协议——ModbusTCP。Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型，协议本身并没有定义物理层，只是定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管他们是经过何种网络进行通信的。标准的Modbus协议物理层接口

2、有RS232、RS422、RS485和以太网口。采用Master/Slave（主/从）方式通信。Modbus在2004年成为我国国家标准。Modbus协议规范2Modbus技术规范的关系Modbus应用协议Modbus是一种简单客户机/服务器应用协议客户机能够向服务器发送请求。服务器分析请求，处理请求，向客户机发送应答。通用Modbus帧结构－－协议数据单元(PDU)Modbus协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（PDU），特定总线或网络上的Modbus协议映射能够在应用数据单元（ADU）上引入一些附加域。Modbus事务处理（无差错）当服务器对客户机响应时，它使用功能

3、码域来指示正常（无差错）响应或者出现某种差错（称为异常响应）。对于一个正常响应来说，服务器仅复制原始功能码。Modbus事务处理（异常响应）对于异常响应，服务器将原始功能码的最高有效位设置逻辑1后返回。异常码指示差错类型。Modbus协议在串行链路上的实现3Modbus协议在串行链路上的实现模型主要是在RS485和RS232等物理接口上实现Modbus协议。在Modbus链路层上客户机的功能由主站提供而服务器的功能由从站实现。层ISO/OSI模型7应用层Modbus应用协议6表示层空5会话层空4传输层空3网络层空2数据链路层Modbus串行链路协议1物理层EIA/TIA-485(或E

4、IA/TIA232)Modbus主站-从站协议原理Modbus串行链路协议是一个主-从协议。在同一时刻，只有一个主节点连接与总线，一个或多个子节点（最大编号为247）连接于同一串行总线。Modbus通信由主节点发起，子节点在没有收到来自主节点的请求时，从不会发送数据。子节点之间互不通信。主节点在同一时刻只会发起一个Modbus事务处理。主节点以两种模式对子节点发送Modbus请求：广播、单播。主站工作状态图从站工作状态图主/从通信的三种典型情况串行链路上的Modbus地址规则Modbus寻址空间有256个不同地址地址0为广播地址Modbus主节点没有地址，子节点必须有一个唯一的地址0

5、1——247248——255广播地址子节点单独地址保留串行链路上的Modbus帧结构Modbus串行链路协议是一个主/从协议网络上的每个从站必须有唯一的地址（从1到247）从站地址用于寻址从站设备，由主站发起地址0用于广播模式，不需要响应RS-485和RS-232定义了标准的物理端口，提高互可操作性两种Modbus串行传输模式ASCII模式：信息中的每个8Bit字节需2个ASCII字符,其优点是准许字符的传输间隔达到1s而不产生错误;RTU模式：每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符,其优点是在同样的波特率下,可比ASCII方式传送更多的数据,但是每个信息必须以连续的数据流传

6、输。优点：公开的协议，完全免费。简单易用，性能稳定。广泛的知识资源支持。Modbus的优缺点缺点：自适应性差，需合理组态。通信效率低。Modbus协议在TCP/IP上的实现4ModbusTCP简介ModbusTCP是运行在TCP/IP上的Modbus报文传输协议。通过此协议，控制器相互之间通过网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。ModbusTCP是开放的协议，IANA（InternetAssignedNumbersAuthority，互联网编号分配管理机构）给Modbus协议赋予TCP编口号为502，这是目前在仪表与自动化行业中唯一分配到的端口号。ModbusTCP/IP协议模

7、型ModbusTCP通信结构ModbusTCP/IP的通信设备：连接至TCP/IP网络的ModbusTCP/IP客户机和服务器设备。互连设备，如：在TCP/IP网络和串行链路子网之间互连的网桥、路由器或网关等设备。ModbusTCP数据帧ModbusTCP数据帧与串行链路数据帧的区别MBAP报文头域长度描述客户机服务器事务处理标识符2字节Modbus请求/响应事务处理的识别客户机启动服务器从接收的请求中重新复制协议标识符2字节0=Modbus协议客户机启动