Modbus寄存器详解与工业控制系统安全

"Modbus寄存器种类说明-arm嵌入式系统开发：软件设计与优化-工业控制网络 安全基础 v2" 本文介绍了Modbus协议在arm嵌入式系统开发中的应用，特别是针对Modbus寄存器的不同种类进行了详细说明。Modbus定义了4个数据块，包括线圈状态、离散输入状态、输入寄存器和保持寄存器，每个数据块都有特定的地址和功能码用于访问。 1. **线圈状态**：线圈状态类似于输出端口，可以设置输出状态或读取当前状态，分为保持型和边沿触发型。在实际应用中，如电磁阀的输出控制、MOSFET开关或LED显示等。 2. **离散输入状态**：离散输入状态对应于输入端口，只读不写，由外部设备改变其状态，如拨码开关、接近开关等传感器输入。 3. **输入寄存器**：输入寄存器用于接收控制器运行时从外部设备获取的参数，例如模拟量输入，只能读取，不能写入。 4. **保持寄存器**：保持寄存器是输出参数或保持参数，控制器运行中可设定，可读可写。常用于模拟量输出设定值、PID控制参数、变量阀输出大小以及传感器报警阈值等。 此外，Modbus协议还有公共功能码，包括上述寄存器操作的相关功能。这些功能码使得在工控网络中，设备之间能有效地通信和交换数据。 随着工业化和信息化的融合，工业控制网络（工控网络）的安全问题日益凸显。工控系统（ICS）如SCADA、DCS、PLC和PCS等，已经成为确保工业设施自动化运行的关键。工控网络与互联网的连接带来了病毒和木马的潜在威胁，导致安全事件频发，因此工业控制网络安全成为关注焦点。 一个典型工业控制系统包括检测、控制、执行和显示环节，并随技术发展呈现大规模、复杂控制和开放信息共享的趋势。通用工业控制系统架构分为5个层次：企业资源层、生产管理层、过程监控层、现场控制层和现场设备层。这种分层结构有助于理解不同层次间的信息交互和安全防护需求。 企业资源层主要负责资源管理和决策支持，生产管理层侧重计划和调度，过程监控层实现对生产过程的实时监控，现场控制层则包含PLC等设备进行具体控制操作，而现场设备层则包含传感器和执行机构等硬件设备，直接参与生产过程。每个层次都需要相应的安全措施，以防止潜在的网络攻击和保障工业生产的安全稳定。