MODBUS协议详解与应用

本文档是关于“MODBUS组件结构模型”的详细介绍，主要源自《鸟哥的Linux私房菜》一书中的第四版内容，涵盖了MODBUS协议的基础知识，包括其组件结构、通信模型以及MODBUS协议的应用场景。 MODBUS是一个广泛应用的工业通信协议，它在OSI模型的第7层——应用层上运行，用于客户机/服务器间的通信。MODBUS协议最初设计用于串行链路，但现在已扩展到支持以太网上的TCP/IP以及其他各种有线和无线通信介质。其通信模型如图4所示，分为用户应用、通讯、应用层、MODBUS客户接口和服务器接口，以及TCP/IP栈等层次。 MODBUS组件结构模型中，设备可以同时作为MODBUS客户机和服务器，提供对用户应用的直接或间接访问。这个接口由四个部分构成：离散量输入、离散量输出（线圈）、寄存器输入和寄存器输出。这些接口提供了与用户应用数据的交互，但具体的映射关系需要根据实际应用进行定义。 在MODBUS协议中，数据是以16位字的形式存储，其中离散量输入是只读的，通常来源于I/O系统；线圈可以读写，允许应用程序进行修改；寄存器输入同样是只读的，也可能来源于I/O系统。MODBUS协议使用功能码来定义不同的服务，这是一种请求/应答协议，每个功能码对应一个特定的服务操作。 MODBUS协议的实现不仅限于串行链路，还包括以太网上的TCP/IP通信，以及异步串行传输（如EIA/TIA-232、EIA-422、EIA/TIA-485-A）和MODBUSPLUS高速令牌传递网络。MODBUS通信栈示意图展示了MODBUS如何在不同网络架构中工作，从应用层（如基于TCP的MODBUS）到物理层（如EIA/TIA-232或EIA/TIA-485）。 MODBUS协议的广泛使用得益于其简单和高效的设计，允许PLC（可编程逻辑控制器）、HMI（人机界面）、I/O设备和其他自动化设备之间的有效通信。通过网关，MODBUS还能够跨越多个网络环境，实现更复杂的系统集成。 MODBUS协议是自动化领域的一个重要工具，它为不同设备间的通信提供了标准化的接口和协议，确保了不同制造商的设备能够协同工作，促进了工业自动化系统的互操作性。