Modbus是开放协议,IANA(Internet Assigned Numbers Authority, 互联网编号分配管理机构)给Modbus协议赋予TCP端口502,Modbus协议可免费从www.Modbus.org得到。
Modbus是标准协议,它已提交给IETF(Internet Engineering Task Force, 互联网工程任务部),将成为Internet标准。因自1978年,工业自动化行业已安装了百万计串口Modbus设备和十万计Modbus TCP/IP设备,拥有超过300个Modbus兼容设备厂商,还有90%的第三厂家I/O支持Modbus TCP/IP,所以是使用广泛的事实标准。Modbus的普及得益于使用门坎很低,无论用串口还是用以太网,硬件成本低廉,Modbus和Modbus TCP都可以免费得到,不需交任何费用,且在网上有很多免费资源,如C/C++、JAVA样板程序、ActiveX控件、各种测试工具等,所以用户使用很方便。另外,几乎可找到任何现场总线到Modbus TCP的网点,方便用户实现各种网络之间的互联。
1. Modbus TCP/IP
如果使用TCP/IP以太网的5层:
第一层:物理层,提供设备的物理接口,与市售的介质/网络适配器相兼容;
第二层:数据链路层,格式化信号到源/目的硬件地址的数据帧;
第三层:网络层,实现带有32位IP地址的IP报文包;
第四层:传输层,实现可靠性连接、传输、查错、重发、端口服务、传输调度;
第五层:应用层,Modbus协议报文。
2. Modbus TCP数据帧
在TCP/IP以太网上传输,支持Ethernet II和802.3两种帧格式。图6所示,Modbus TCP数据帧包含报文头、功能代码和数据3部分。

MBAP报文头(MBAP、Modbus Application Protocol、Modbus应用协议)分4个域,共7个字节,如表3所示。

3. Modbus功能代码
共有3种类型分别为:
(1)公共功能代码(如表4所示):已定义好的功能码,保证其唯一性,由Modbus.org认可;
(2)用户自定义功能代码有两组,分别为65~72和100~110,无需认可,但不保证代码使用的 唯一性。如变为公共代码,需交RFC认可;(3)保留的功能代码,由某些公司使用在某些传统设备的代码,不可作为公共用途。

功能代码划分:按应用深浅,可分为3个类别。
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类别0,对于客户机/服务器最小的可用子集:读多个保持寄存器(fc.3);写多个保持寄存器(fc.16)。
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类别1,可实现基本互易操作的常用代码:读线圈(fc.1);读开关量输入(fc.2);读输入寄存器(fc.4);写线圈(fc.5);写单一寄存器(fc.6)。
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类别2,用于人机界面、监控系统的例行操作和数据传送功能:
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强制多个线圈(fc.15);读通用寄存器(fc.20);写通用寄存器(fc.21);屏蔽写寄存器(fc.22);读写寄存器(fc.23)。
4. Modbus应用举例
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读寄存器(见表5)。
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Modbus TCP请求报文举例(见表6)。
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Modbus TCP客户端的实况。
用Connect()命令建立目标设备TCP 502端口的连接数据通信的过程:
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准备Modbus报文,包括7个字节的MBAP在内的请求;
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使用send()命令发送;
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在同一连接等待应答;
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同recv()读报文,完成一次数据交换过程。 当通信任务结束时,关闭TCP连接,使服务器可以为其他服务。
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Modbus TCP的样板程序
用户可通过网站www.transparent-factory.com下载到:
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JAVA的应用程序;
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基于Unix系统下,C的应用程序;
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基于Win32系统下,C的应用程序。
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Modbus TCP协议
协议文本的英文版可从www. Modbus.org下载,如需协议文本的中文版,可向施耐德电气(中国)投资有限公司各地区办事处索要。


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