Modbus协议原理：主站/从站通信详解

"Modbus主站/从站协议原理-velodyne vlp16 用户手册与编程指导" Modbus协议是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它基于主从架构，允许主设备（如PLC、计算机）与从设备（如传感器、驱动器）之间进行数据交换。该协议在OSI模型的第7层——应用层运行，适用于多种通信介质，如串行链路、以太网以及不同的物理层标准如EIA/TIA-232、EIA/TIA-485等。 在Modbus通信中，主节点是发起通信的一方，它可以向一个或多个从节点发送请求，而从节点只有在收到主节点的请求后才会回应。主节点有两种通信模式： 1. **单播模式**：主节点选择特定的从节点地址（1到247），发送请求，从节点接收到请求后进行处理，并向主节点返回一个响应报文。这种模式下的通信包含了两个报文，即主节点的请求和从节点的响应。 2. **广播模式**：主节点向所有从节点发送请求，不期待任何应答。广播请求通常用于执行写操作，地址0被用作广播标识，所有设备都应该接收并处理广播模式的写功能。 Modbus协议的核心是功能码，它是协议数据单元（PDU）的一部分，定义了主站可以向从站请求的服务类型，例如读取寄存器值、写入寄存器等。MODBUS事务处理框架确保了这些请求和响应的正确序列。 在Modbus TCP/IP版本中，协议被封装在TCP协议之上，利用TCP的可靠传输特性，增强了Modbus的网络通信能力。这使得Modbus不仅限于本地的串行连接，还可以跨越互联网进行远程通信。 在实际应用中，Modbus协议的灵活性和简单性使其成为自动化设备间通信的理想选择。例如，在图2所示的示例中，Modbus通信可以发生在PLC、HMI（人机界面）、I/O设备、驱动器以及网关之间，形成一个复杂的网络架构，通过Modbus协议实现设备间的通信和数据交换。 Modbus协议的主从结构、功能码机制以及适应多种通信环境的能力，使其成为工业自动化领域的一种基础通信协议，广泛应用于各种控制系统和设备中。理解和掌握Modbus协议原理对于设备集成、系统调试和故障排查至关重要。