MODBUS数据模型详解：协议、实例与应用层实现

MODBUS数据模型是基于一系列特定表格的数据结构，用于工业自动化和远程监控领域的通信。该模型由四个基本表格构成：离散量输入、线圈、输入寄存器和保持寄存器。这些表格分别对应单个比特的离散状态（只读或读写）、控制开关（读写）、16位数据值的读取（只读）和同样16位数据值的可编程存储（读写）。它们各自代表不同的数据类型，如状态信息、控制指令和测量结果。 MODBUS的核心特点是它的逻辑参考数字体系，采用无符号整数索引从0开始，便于管理和寻址设备内的数据。协议允许用户针对每个数据项进行单独的选择，最多可达65536个，且支持跨越连续数据项的操作，直到达到事务处理功能码规定的数据大小限制。 在设备内部，所有通过MODBUS处理的数据都存储在应用存储器中，但存储器的物理地址与数据的逻辑参考应分开考虑，确保逻辑地址的透明性。每个设备的数据结构可根据其特定应用定制，例如，一个包含数字量、模拟量、输入和输出的设备可能被划分为独立的模块，每个模块有自己的访问方式。 标准MODBUS协议包括了两种主要的实现方式：串行链路（基于TIA/EIA标准，如232-F和485-A）和TCP/IP（遵循IETF标准，如RFC793和RFC791）。这两种通信规程都遵循ISO层模型，提供了清晰的层次结构和接口规范。标准的组成部分包括：协议规范（定义事物处理机制），TCP/IP上的MODBUS实现指南，以及串行链路上的实现指南，为开发者提供了详细的开发指南和参考。 MODBUS自1979年以来作为工业串行链路的标准，已被广泛应用于自动化设备间通信，随着互联网的发展，它也得以在TCP/IP环境中扩展。MODBUS的应用层协议使得不同类型的设备能够在简单、兼容的架构下进行高效通信，促进了工业自动化和物联网技术的发展。如今，许多系统支持将MODBUS作为标准接口，允许通过系统端口502进行访问，方便集成和管理。