MODBUS协议详解：应用层通信与数据模型

"MODBUS数据模型-鸟哥的linux私房菜 基础学习篇（第四版）超高清pdf完整版 （共1158页）" MODBUS是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它基于OSI模型的第7层，即应用层，允许设备之间进行客户机/服务器式的通信。MODBUS协议设计简洁，支持多种通信媒介，如串行链路（EIA/TIA-232, EIA-422, EIA/TIA-485）、以太网上的TCP/IP以及MODBUSPLUS网络。 在MODBUS数据模型中，有四个基本表格来定义不同的数据类型，它们分别是： 1. **离散量输入**：这是只读的单个比特数据，通常由I/O系统提供，表示输入信号的状态，例如传感器的开关状态。 2. **线圈**：线圈也是单个比特，但可读可写，这意味着应用程序可以直接控制它的状态，例如控制电机的启停。 3. **输入寄存器**：这些是16位的只读数据，由I/O系统提供，常用于获取模拟量或计算结果，例如温度读数。 4. **保持寄存器**：同样为16位，但可读可写，由应用程序控制，用于存储过程变量或计算数据，如累计流量、计数值等。 MODBUS协议允许对这四个表格中的每个数据项进行单独选择，最多可达65536个。此外，协议还支持一次性读写多个连续数据项，这提高了通信效率，但需注意操作的数据大小不能超过特定事务处理功能码的限制。 MODBUS逻辑参考数字是无符号整数索引，从0开始，用于标识设备内存中的数据。虽然数据实际存储在设备的物理地址中，但在MODBUS通信中，我们关注的是逻辑地址，而不是物理地址。这意味着数据的逻辑组织和物理存储位置之间需要有一个映射关系。 在实际应用中，MODBUS模型的实现会因设备的不同而异。例如，一个设备可能有四个独立的块，分别对应不同的数据类型（数字量、模拟量、输入量和输出量），每个块可以通过特定的MODBUS功能码进行访问，这样设计使得不同功能的数据互不干扰。 MODBUS协议采用请求/应答模式，功能码是协议数据单元（PDU）的一部分，定义了不同服务，如读取或写入数据。MODBUS通信栈包括MODBUS应用层以及不同的物理层实现，如TCP/IP或串行链路，以适应不同的网络环境。 总结来说，MODBUS是一种灵活且实用的通信协议，适用于多种设备间的通信，尤其在工业自动化领域，它的简单性和广泛支持使其成为事实上的标准。