Modbus TCP 协议详解

"Modbus TCP 完整版是工业通信协议的一种实现，它基于标准的Modbus应用协议，用于在设备之间进行数据交换，尤其在自动化系统中广泛应用。该版本加强了Modbus协议以适应TCP/IP网络环境，提高了通信的可靠性和效率。文档主要涵盖了Modbus协议的基本概念、数据编码、地址模型、事务定义、功能码分类以及详细的函数描述。" Modbus TCP 是一种基于原始Modbus协议的扩展，它将Modbus协议的功能与TCP/IP网络协议栈相结合，允许设备通过以太网或其他支持TCP/IP的网络进行通信。这个协议被广泛应用于工业控制系统，如PLC（可编程逻辑控制器）和SCADA（监控与数据采集）系统。 1. **协议描述**：Modbus TCP协议建立在标准的Modbus应用协议之上，增加了网络层的TCP协议，确保了消息的顺序和可靠性。它使用TCP连接来传输Modbus请求和响应报文，每个报文包含一个特定的事务标识符（Transaction Identifier, TID），以区分并发的Modbus事务。 2. **数据编码**：Modbus协议使用二进制数据编码，包括离散输入、保持寄存器、输入寄存器等数据类型。这些数据在Modbus报文中以二进制形式表示，便于设备读取和处理。 3. **MODBUS数据模型**：包括输入寄存器、输出寄存器、离散输入和线圈等概念，它们代表了设备状态或控制信号。每个设备都有一个唯一的地址，用于识别发送和接收数据的目的地。 4. **MODBUS地址模型**：Modbus设备通过设备地址（Unit Identifier, UI）进行寻址，加上数据区内的寄存器地址，共同确定数据的具体位置。 5. **定义MODBUS事务**：每个Modbus TCP通信由一个完整的事务组成，包括预发送、发送、接收和后处理四个阶段。事务标识符（TID）确保了每个请求与相应的响应能够正确配对。 6. **功能码类别**：功能码决定了设备可以执行的操作，如读取或写入数据。常见的功能码包括读取和写入线圈、读取和写入寄存器、诊断功能等。 - **01（0x01）Read Coils**：用于从设备读取线圈状态。 - **02（0x02）Read Discrete Inputs**：读取离散输入的状态。 - **03（0x03）Read Holding Registers**：读取保持寄存器的值。 - **04（0x04）Read Input Registers**：读取输入寄存器的值。 - **05（0x05）Write Single Coil**：写入单个线圈的状态。 - **06（0x06）Write Single Register**：写入单个保持寄存器。 - **15（0x0F）Write Multiple Coils**：批量写入线圈状态。 - **16（0x10）Write Multiple Registers**：批量写入保持寄存器。 7. **其他功能码**：例如诊断功能、事件计数器和事件日志，这些通常用于监控设备状态和诊断网络问题。 Modbus TCP的完整版详细描述了每个功能码的使用方法、参数格式以及可能的错误响应，这使得开发者能够准确地实现Modbus通信，并与其他Modbus设备有效地交互。通过理解这些知识点，工程师可以构建出可靠的、适应现代工业自动化需求的网络系统。