利用PLC实现modbus通信的实际应用

# 1. PLC 概述

PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业控制系统的计算机，通常用于自动化生产线、机器人控制等领域。PLC具有高可靠性、稳定性和抗干扰能力，可实现复杂的逻辑控制和数据处理。其工作原理是接收输入信号，经过逻辑运算处理后产生输出信号，控制执行器完成相应动作。PLC系统通常包括输入模块、中央处理单元（CPU）、输出模块和通信模块。通过编程软件对PLC进行程序设计，实现对生产现场的监测和控制。PLC技术在工业自动化领域发挥着重要作用，提高了生产效率，降低了人力成本，保证了生产质量。

# 2. Modbus 协议简介

Modbus协议是一种通信协议，用于工业控制系统之间的通信。其设计简单、易于实现、广泛应用在自动化领域。Modbus协议基于主从架构，主机发送命令给从机，从机接收命令并返回数据。

#### **2.1 Modbus协议概述**
Modbus协议有三种常见变种：Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP。其中，Modbus RTU 使用二进制编码，Modbus ASCII 使用ASCII码进行编码，而 Modbus TCP 则是基于TCP/IP协议的。

在Modbus通信中，通常涉及到以下几个重要概念：
- **功能码**：用于区分不同的功能，如读取寄存器、写入寄存器等。
- **寄存器**：存储数据的单元，可以是输入寄存器、保持寄存器等。
- **单元标识符**：用于标识从站地址。
- **CRC校验**：用于校验数据的完整性，确保通信的准确性。

#### **2.2 Modbus RTU与Modbus TCP的区别**
- **数据传输方式**：Modbus RTU 将数据以二进制形式传输，而 Modbus TCP 使用基于TCP/IP的通信方式。
- **帧格式**：Modbus RTU帧包含地址、功能码、数据、CRC校验等，而 Modbus TCP以报文形式传输，不需要进行物理层通信。
- **速度与距离**：Modbus RTU适用于距离较短且速度较慢的情况，而Modbus TCP适用于网络通信，速度更快且距离更远。

以下为Modbus RTU帧格式示例：

# Modbus RTU帧格式示例
slave_address = 0x01
function_code = 0x03
starting_address = 0x0000
quantity = 0x02
CRC = 0x84FD

rtu_frame = [slave_address, function_code, starting_address, quantity, CRC]
# 发送rtu_frame给Modbus设备

流程图示例如下：

graph LR
A(开始) --> B(发送Modbus RTU帧)
B --> C{设备响应}
C -- 数据正确 --> D(处理数据)
C -- 数据错误 --> E(异常处理)

通过以上介绍可以看出，Modbus协议具有不同的变种，应根据实际需求选择合适的类型，同时了解其帧格式和通信方式有助于正确应用和调试。

# 3. PLC 与 Modbus 通信方式

PLC 和 Modbus 通信是工业自动化中常见的场景，下面将介绍不同的通信方式以及如何选择合适的方式进行通信。