MODBUS协议详解：应用层与网络通信

"MODBUS协议中文版" MODBUS协议是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它定义了在不同设备之间如何交换信息，特别是客户机/服务器（主站/从站）架构中的通信。MODBUS最初是在1979年作为串行通信的事实标准提出的，其设计简单、易于实现，使其成为许多自动化设备的首选协议。 MODBUS协议位于OSI模型的第7层，即应用层，负责处理应用进程间的通信。它采用请求/应答模式，其中客户端（通常为主站）发起请求，服务器端（从站）响应。协议的关键元素是功能码，每个功能码对应一种特定的服务，如读取寄存器值或写入数据。 MODBUS协议支持多种通信媒介，包括： 1. 以太网上的TCP/IP，利用TCP连接确保数据的可靠传输。 2. 异步串行传输，例如通过EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A等标准接口，适用于有线连接，也可以扩展到光纤和无线通信。 3. MODBUSPLUS，这是一种高速的令牌传递网络，专为MODBUS设计。 MODBUS协议栈通常包含以下层次： - 应用层（MODBUS协议层，MB） - MODBUS应用协议数据单元（MBAP），封装了MODBUS请求/响应PDU - 传输层，可以是TCP或基于串行的协议 - 网络层（如IP） - 数据链路层（如以太网II/802.3，或在串行通信中的介质访问控制MAC） - 物理层，包括EIA/TIA-232或EIA/TIA-485等标准 MODBUS通信模型如图2所示，展示了PLC（可编程逻辑控制器）、HMI（人机界面）、I/O设备以及驱动器如何通过MODBUS协议相互连接。这种协议允许设备间的直接通信，无论它们是通过以太网还是串行链路连接，也可以通过网关进行跨网络通信。 MODBUS协议参考指南（如RevJ, MODICON, 1996年6月，doc#PI_MBUS_300）提供了更详细的信息，包括具体的功能码定义和错误处理机制。此外，MODBUS还与IETF（因特网工程工作组）的标准，如互联网协议（IP）和传输控制协议（TCP）相结合，适应了互联网环境的需求，通过TCP/IP栈上的系统端口502进行访问。 MODBUS协议的广泛应用源于其灵活性和简单性，使得设备制造商能够轻松集成到他们的产品中，同时也便于系统集成商进行跨厂商设备的集成。尽管随着技术的发展，出现了更多高级的通信协议，但MODBUS仍然在很多场合下是经济高效的解决方案。