ModBus TCP通信协议详解

“ModBus TCP 规范是工业自动化领域广泛应用的一种通信协议，它允许设备间进行数据交换，尤其在PLC（可编程逻辑控制器）和SCADA（监控与数据采集系统）系统中。该规范定义了连接导向型通信、数据编码方式、参考号码的解释以及隐含长度的理念。此文档涵盖了不同遵从等级的命令细节，包括读取和写入离散输入、线圈、保持寄存器等基本功能，以及特定于机器、供应商和网络的功能。” ModBus TCP 是 ModBus 协议的TCP/IP实现版本，它在标准的ModBus基础上增加了网络通信的能力，使其能够适应现代工业网络环境。ModBus TCP 规范确保了不同设备之间的互操作性，使得制造商可以开发兼容的硬件和软件。 1. **连接导向型通信**：ModBus TCP 基于TCP连接，这意味着在进行任何数据传输之前，设备之间需要建立可靠的连接。这种连接提供了有序且无错误的数据传输。 2. **数据编码**：在ModBus TCP中，数据以二进制格式编码，包括16位的寄存器和8位的离散输入或线圈状态。数据的传输和解析遵循预定义的规则，以确保正确解码。 3. **参考号码的解释**：在ModBus中，地址通常用于标识要读写的寄存器或线圈。这些参考号码根据不同的命令类型有不同的含义，例如，0x0000-0xFFFF可能表示保持寄存器的地址。 4. **隐含长度哲学**：某些ModBus命令通过其功能代码隐含地指定了数据的长度，例如，功能代码FC3用于读取多个寄存器，其长度由请求中的寄存器数量字段决定。 5. **遵从等级**：文档中定义了三种主要的遵从等级（Class 0、Class 1、Class 2），每个等级对应不同的功能集。例如： - **Class 0** 包括基础的读写操作，如读取多个寄存器（FC3）和写入多个寄存器（FC16）。 - **Class 1** 添加了读取线圈（FC1）、读取输入离散（FC2）和读取输入寄存器（FC4）等命令。 - **Class 2** 提供了更复杂的功能，如强制多个线圈（FC15）、读取通用引用（FC20）和写入通用引用（FC21）等。 6. **异常代码**：ModBus TCP还定义了一套异常代码，用于在通信过程中报告错误，如非法数据值、非法地址、总线超时等，帮助诊断和解决问题。 ModBus TCP 规范为工业自动化设备间的通信提供了一个标准化的框架，通过TCP/IP网络层的支持，实现了跨越距离的高效、可靠的数据交换。无论是在本地网络还是互联网上，只要设备支持ModBus TCP，它们就能无缝地共享和交换数据。