什么是Modbus？

什么是Modbus？

在设备到设备的过程自动化通信中，设备之间会系统地进行对话或交流，这些对话可能发生在不同类型的通信网络上，并使用不同的语言。

Modbus作为“开放协议”

根据过程自动化设备制造商的不同，可能会使用非常特定或专有的语言，也可能是对行业开放的通用语言。许多制造商采用这些开放协议，以便更容易地将其产品集成到市场中。

“开放协议”意味着其规范是公开发布的，可以被任何人自由使用或通过授权使用。开放协议通常由企业、用户组、专业协会和政府共同支持。这为用户提供了更广泛的选择，可以利用各种设备或系统来满足特定应用需求。

开放协议的优势包括：多个制造商的支持、软件供应商的支持、安装和服务组织的支持、活跃的社区支持、保持最新并添加未来功能的能力。

目前，在工业电子设备连接中最常用的自动化通信协议之一就是Modbus。

什么是Modbus？

Modbus通信协议是过程自动化和SCADA（监督控制和数据采集）领域中最古老且最受欢迎的自动化协议。

对于在这些领域工作的电气技术人员和工程师来说，了解如何创建基于Modbus的网络至关重要。能够集成来自不同制造商的设备是一项非常受欢迎的技能，这将使你在行业中更具价值和竞争力。

Modbus是由Modicon在1979年发布的通信协议，用于其可编程逻辑控制器（PLCs）。现在，Modicon隶属于施耐德电气。

Modbus为设备和设备之间提供了一种通用语言。例如，Modbus使在同一网络上测量温度和湿度的设备能够将结果传递给监督计算机或PLC。

Modbus协议的开发和更新由Modbus组织管理。Modbus组织是由Modbus兼容设备的用户和供应商组成的协会。

Modbus通信协议的类型

存在多种版本的Modbus协议，适用于串口和以太网，其中最常见的是：

• Modbus RTU
• Modbus ASCII
• Modbus TCP
• Modbus Plus

Modicon发布了基于主从架构的多点网络的Modbus通信接口。Modbus节点之间的通信是通过发送请求和读取响应类型的消息实现的。

Modbus协议及其物理介质

Modbus是一个开放标准，描述了消息通信对话。Modbus可以通过多种物理介质进行通信，包括：

• 串行RS-232
• 串行RS-485
• 串行RS-422
• 以太网

最初的Modbus接口运行在RS-232串行通信上，但后来的大多数Modbus实现使用RS-485，因为它具有以下优势：

• 更长的距离
• 更高的速度
• 在单个多点网络上连接多个设备的可能性

在简单的接口如RS232或RS485上，Modbus消息以纯文本形式在网络上传输，网络将专门用于Modbus通信。然而，如果网络需要使用TCP/IP等更灵活的网络系统的多个异构设备，Modbus消息将嵌入以太网数据包中，采用该物理接口规定的格式。在这种情况下，Modbus和其他类型的混合协议可以在同一物理接口上同时共存。

Modbus消息结构简介

主要的Modbus消息结构是点对点。Modbus能够在点对点和多点网络上运行。

Modbus设备使用主从（以太网上的客户端-服务器）技术进行通信，其中只有一个设备（主设备/服务器）可以发起事务（称为查询）。其他设备（从设备/客户端）通过Modbus响应主设备的请求，提供所需的数据或执行查询中请求的操作。

从设备是任何外围设备，如I/O传感器、阀门、网络驱动器或其他测量类型的设备，它们处理信息并将响应消息发送回主设备。

主设备可以单独寻址从设备，也可以向所有从设备发起广播消息。从设备只响应发送给它们的查询消息，但不会响应广播消息。从设备不会主动发起消息，只响应主设备发送的查询消息。

主设备的查询将包含：

• 从设备地址（广播地址）
• 带有读取或写入数据命令的功能码
• 如果主设备发起写入命令，则包含写入数据
• 错误检查字段

错误检查是一个值，主设备或从设备在传输或响应开始时创建，并在消息接收时检查，以验证内容是否正确。

从设备的响应包含：

• 确认收到请求的字段
• 要返回的数据
• 错误检查数据

如果在从设备接收到的消息查询中发生错误，或者从设备无法执行请求的操作，从设备将返回异常消息作为响应。从设备消息帧的错误检查字段允许主设备确认消息内容的有效性。

本文介绍了Modbus通信协议是什么以及工业中使用的Modbus通信类型。在下一篇文章中，我们将讨论设备之间Modbus通信协议的工作特性。