MODBUS通信协议详解与应用

"5.2 通信实现的类的示意图 - 05_simatic_wincc_生产线自动化系统信息化平台_v2" 本文档主要介绍了ModBus通信协议及其在生产线自动化系统中的应用。ModBus是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它在OSI模型的第7层——应用层上运行，支持客户机/服务器架构，允许不同设备间的通信。自1979年以来，ModBus已经成为事实上的工业串行链路标准，其简单易用的特性使其在自动化设备间通信中得到广泛应用。 1. ModBus协议概述 ModBus协议定义了功能码，这些功能码是请求/响应协议数据单元（PDU）的一部分，用于规定服务。它是一个请求/应答协议，其中客户机发起请求，服务器返回响应。根据GB/T标准，该协议描述了在MODBUS事务处理框架内使用的功能码。 2. ModBus的应用场景 - TCP/IP上的ModBus：利用TCP/IP协议栈，通过以太网进行通信。 - 异步串行传输：支持多种有线和无线通信媒介，如EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A、光纤和无线等。 - ModBusPLUS：高速令牌传递网络。 3. MODBUS通信栈 MODBUS通信栈包括多个层次，从物理层到应用层，如图1所示。在以太网II/802.3物理层之上，MODBUS可以基于TCP/IP或者MODBUS+/HDL运行。在物理层，可以使用EIA/TIA-232或EIA/TIA-485标准。 4. 网络架构 图2展示了典型的ModBus网络架构，包括主站（Master）、从站（Slave）以及可能的网关。主站通常发起通信，而从站响应主站的请求。在生产线自动化系统中，PLC（可编程逻辑控制器）、HMI（人机界面）和I/O设备通过ModBus通信进行数据交换和控制。 5. MODBUS协议报文 应用数据单元（ADU）包含MODBUS协议报文（MBAP）和协议数据单元（PDU）。MBAP提供了事务处理、协议标识符、单元标识符和长度信息，而PDU则包含了实际的功能码和数据。 6. 其他相关标准与引用 文档引用了RFC791（互联网协议）和MODICON的MODBUS协议参考指南，这些文档为理解MODBUS协议的详细操作提供了基础。 ModBus协议是实现生产线自动化系统信息化平台的关键通信技术之一，它简化了不同设备间的通信，提高了系统的集成度和效率。通过TCP/IP或其他串行通信方式，ModBus使得PLC、HMI和其他I/O设备能够有效地协同工作，实现高效的生产线控制。