Modbus通讯协议详解：主从式通讯与传输模式

"Modbus通讯协议" Modbus协议是一种广泛使用的工业通信协议，它采用主从架构，允许一个主站与多个从站之间进行数据交换。理论上，一个Modbus网络可以连接一个主站和多达247台从站，但实际应用中受到硬件和线路条件的限制，最多支持一个主站和32台从站。这种协议的结构是固定的，包括帧格式、顺序、错误处理机制以及执行的功能，不允许随意修改。然而，用户可以根据需求选择一些参数，如传输介质（如RS-232、RS-485等）、波特率（如9600、19200等）、字符奇偶校验、停止位的数量，以及传输模式——ASCII或RTU。 1. Modbus协议传输模式 - ASCII（美国信息交换标准代码）模式使用十六进制字符进行数据编码，适合长距离传输，但效率较低。 - RTU（远程终端单元）模式则使用二进制编码，效率更高，但在数据线质量不佳时可能产生错误。 2. Modbus帧结构 - 帧结构包含从站地址、功能码、起始数据地址、数据长度、数据字段以及校验和等部分。其中： - 从站地址：标识接收消息的设备。 - 功能码：定义了主站请求执行的操作。 - 起始数据地址：指定要读写的数据在从站寄存器中的位置。 - 数据长度：指示数据字段中包含的字节数。 - 数据字段：包含实际传输的数据。 - 校验和：用于检测通信错误，可以是纵向冗余校验（LRC）或循环冗余校验（CRC）。 3. 功能码 - 功能码定义了各种操作，如读取/写入输入/输出寄存器、强制单路或多路输出等。例如： - 功能码01：读取线圈状态（开出状态）。 - 功能码02：读取离散输入状态（开入状态）。 - 功能码03和04：分别读取保持寄存器和输入寄存器的值。 - 功能码05和06：强制单个线圈或保持寄存器的值。 - 功能码15和16：批量强制多个线圈或保持寄存器的值。 4. 错误处理和异常响应 - 如果在通信过程中出现错误，Modbus协议定义了异常响应，如非法数据地址或非法功能码，以告知主站错误原因。 5. 参数一致性 - 网络中所有设备的通信参数必须匹配，一旦系统运行，这些参数不能更改。 Modbus协议提供了一种标准化的方式，使得不同制造商的设备能够在一个网络中相互通信，实现自动化系统的集成。其灵活性和简单性使其成为工业自动化领域的首选通信协议之一。用户可以根据具体应用场景选择合适的传输模式，并确保所有设备配置一致，以确保可靠的通信。