MODBUS协议详解：从串行链路到TCP/IP的应用

"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，它在OSI模型的第7层——应用层上定义了一种报文传输方式，旨在促进不同设备间的客户机/服务器（主站/从站）通信。自1979年以来，Modbus已经成为工业串行链路的事实标准，支持众多自动化设备的互联互通。 Modbus协议基于请求/应答机制，其核心是功能码，这些功能码定义了不同服务，使得MODBUS协议数据单元（PDU）能够明确传达客户端的请求和服务器的响应。该协议不仅限于串行通信，还支持如以太网上的TCP/IP等网络通信方式，涵盖了EIA/TIA-232、EIA-422、EIA/TIA-485-A等各种有线通信标准，以及光纤和无线通信。 MODBUS协议栈通常包括多个层次，如以太网II/802.3的物理层，以及TCP/IP等网络层协议。MODBUS应用层则建立在TCP之上，形成了基于TCP的Modbus，确保了数据传输的可靠性。此外，还有专有的MODBUSPLUS网络，提供高速令牌传递服务。 在MODBUS通信中，应用数据单元（ADU）包含了MODBUS协议报头和协议数据单元（PDU）。PDU是实际包含服务请求或响应的数据部分。例如，功能码0x03用于读取保持寄存器，而功能码0x06则用于写单个寄存器。这些功能码确保了不同设备间的一致性和兼容性。 MODBUS协议的广泛应用得益于其简单性和通用性。它可以连接PLC（可编程逻辑控制器）、HMI（人机界面）、I/O设备、驱动器和网关，形成复杂的工业自动化网络。图2展示了各种MODBUS通信场景，如MODBUS通过RS232、RS485以及TCP/IP进行的数据交换。 Modbus协议是工业自动化领域的一个关键组件，它促进了不同硬件和网络环境下的设备通信。无论是在传统的串行链路还是现代的以太网环境中，Modbus都能提供可靠、高效的通信解决方案。了解和掌握Modbus协议对于理解和实施工业控制系统的设计与维护至关重要。