Modbus 协议详解

modbus协议解析

协议名称：Modbus协议解析

一、引言

Modbus协议是一种通信协议，用于在不同设备之间进行数据传输。本协议解析旨在详细描述Modbus协议的结构、功能和使用方法，以便用户能够准确理解和应用该协议。

二、协议概述

Modbus协议是一种基于主从架构的通信协议，用于在工业自动化系统中实现设备之间的数据交换。该协议支持串行通信和以太网通信，并提供了多种数据传输格式。

三、协议结构

1. 物理层

Modbus协议的物理层可以使用串行通信和以太网通信。在串行通信中，常用的物理层包括RS-232、RS-485和RS-422。在以太网通信中，常用的物理层是以太网。

2. 数据链路层

Modbus协议的数据链路层定义了数据帧的格式和传输方式。数据帧包括起始符、地址、功能码、数据和校验等字段。

3. 应用层

Modbus协议的应用层定义了数据的功能和格式。应用层包括读取数据、写入数据、控制设备等功能，并提供了多种数据格式，如位、字节、寄存器等。 四、功能码解析

1. 读取线圈状态（功能码01）

该功能码用于读取远程设备的线圈状态。请求帧中包含读取起始地址和读取数量的信息，响应帧中包含相应的线圈状态。

2. 读取输入状态（功能码02）

该功能码用于读取远程设备的输入状态。请求帧中包含读取起始地址和读取数量的信息，响应帧中包含相应的输入状态。

3. 读取保持寄存器（功能码03）

该功能码用于读取远程设备的保持寄存器。请求帧中包含读取起始地址和读取数量的信息，响应帧中包含相应的寄存器值。

4. 读取输入寄存器（功能码04）

该功能码用于读取远程设备的输入寄存器。请求帧中包含读取起始地址和读取数量的信息，响应帧中包含相应的寄存器值。

5. 写入单个线圈（功能码05）

该功能码用于写入远程设备的单个线圈状态。请求帧中包含写入地址和写入状态的信息，响应帧中包含相应的写入结果。

6. 写入单个保持寄存器（功能码06）

Modbus协议概念最详细介绍

★

⼀⽂认识Modbus协议；

”

1 什么是Modbus？

2 主从模式

3 协议的分类

3.1 Modbus ASCII

3.2 Modbus RTU

3.3 Modbus TCP

3.4 Modbus Plus

4 libmodbus

5 freemodbus

6 总结

1 什么是Modbus？

Modbus是

Modicon（施耐德）公司于1979年开发的串⾏通信协议。它最初设计⽤于公司的可编程

逻辑控制器（PLC）。Modbus是⼀种开放式协议，⽀持使⽤RS232/RS485/RS422协议的串⾏

设备，同时还⽀持调制解调器。它的简单性以及制造商可以免费将其纳⼊其产品的事实使其成

为连接⼯业电⼦设备的最流⾏的⽅法。

Modbus⽐其他通信协议使⽤的更⼴泛的主要原因有以下⼏

点：

公开发表并且⽆著作权要求；

易于部署和维护；

对供应商来说，修改移动本地的⽐特或字节没有很多限制；

Modbus通过设备之间的串⾏线进⾏数据传输。最简单的设置是使⽤⼀根串⾏电缆连接两个设备

（主设备和从设备）上的串⾏端⼝。数据以称为⽐特的

1和

0的序列发送。每个位都作为电压发

送。

0被发送为正电压，

1被发送为负电压。如下图所⽰；

在这⾥插⼊图⽚描述

2 主从模式

Modbus解决了通过串⾏线路在电⼦设备之间发送信息的问题。该协议在遵循该协议的体系结构中

实现主/从模型。Modbus主站（

Master）负责从其他设备（

Slave）请求信息。标准Modbus⽹络

中有⼀个Modbus主站。具体如下图所⽰；

主设备向从设备请求信息，最多⼤约可达到240个 . 每个从设备都有⾃⼰唯⼀的从设备地址标识

（

Slave Address）。除了从从设备请求信息之外，主设备还可以写⼊从设备的内部寄存器。

3 协议的分类

Modbus的应⽤⼗分⼴泛，特别是在⼯业控制领域，具体如下图所⽰；

我们可以看到最常⽤

Modbus协议总共有以下四种：Modbus ASCII， Modbus RTU， Modbus

Modbus 协议详解

协议概述：

Modbus 是一种通信协议，用于在工业自动化系统中实现设备之间的通信。它最初是由 Modicon 公司于1979年开发的，现已成为工业领域中最常用的通信协议之一。Modbus 协议简单、易于实现和维护，适用于各种设备和通信介质。

1. Modbus 协议结构：

Modbus 协议基于主从架构，其中主机负责发起通信请求，而从机负责响应请求并提供数据。协议包括以下几个重要的组成部分：

1.1 帧结构：

Modbus 帧由起始位、地址字段、功能码、数据字段和校验字段组成。起始位是一个长时间低电平信号，用于同步传输。地址字段指定从机的地址。功能码用于指示所需的操作类型，如读取数据或写入数据。数据字段包含要传输的数据。校验字段用于检测数据传输的完整性。

1.2 功能码：

Modbus 定义了一系列功能码，用于不同类型的操作。常见的功能码包括读取线圈状态、读取输入状态、读取保持寄存器、读取输入寄存器、写单个线圈、写单个寄存器等。

1.3 数据模型：

Modbus 定义了一种简单的数据模型，包括线圈、输入状态、保持寄存器和输入寄存器。线圈和输入状态是布尔类型的数据，保持寄存器和输入寄存器是16位的二进制数据。

2. Modbus RTU 协议： Modbus RTU 是 Modbus 协议的一种常用实现方式，它使用二进制编码进行数据传输。Modbus RTU 帧结构包括起始位、从机地址、功能码、数据字段、校验字段和结束位。起始位和结束位都是逻辑高电平信号。

3. Modbus TCP 协议：

Modbus TCP 是 Modbus 协议的另一种常用实现方式，它使用 TCP/IP 网络进行数据传输。Modbus TCP 帧结构与 Modbus RTU 相比有所不同，它将起始位、从机地址和功能码替换为 TCP/IP 头部信息，数据字段和校验字段保持不变。

4. Modbus 功能码详解：

MODBUS协议详细讲解

MODBUS协议是一个常用的工业领域通信协议，用于在不同设备之间进行数据传输和通信。它具有简单、易于实现和可靠的特点，被广泛应用于现代工业自动化系统中。

一、MODBUS协议的基本原理

MODBUS协议使用主从结构进行通信，其中主机通常是一个上位机（如计算机），而从机则是各种设备（如传感器、控制器等）。主机通过发送请求命令来获取或修改从机中的数据，而从机则通过相应命令来响应主机的请求。这种简单的请求-响应机制使得MODBUS协议非常易于理解和实现。

二、MODBUS协议的消息格式

1. MODBUS RTU格式：

MODBUS RTU格式是MODBUS协议中最常用的一种格式。它使用二进制编码，每个字节之间不使用分隔符。一个MODBUS RTU消息包括以下几个部分：

- 从机地址：指定要操作的从机设备

- 功能码：表示执行的操作类型（读取数据、写入数据等）

- 数据域：包含具体的数据信息

- CRC校验：用于检测数据的完整性 2. MODBUS ASCII格式：

MODBUS ASCII格式使用ASCII码来表示消息，相比RTU格式更容易诊断和调试。它与RTU格式相比，消息包含的信息量更大，但传输效率较低。

三、MODBUS协议的功能码

在MODBUS协议中，功能码用于指示主机要执行的操作类型，常用的功能码包括：

- 读取线圈状态（功能码01）

- 读取离散输入状态（功能码02）

- 读取保持寄存器（功能码03）

- 读取输入寄存器（功能码04）

- 写单个线圈（功能码05）

- 写单个寄存器（功能码06）

- 写多个寄存器（功能码16）

四、MODBUS协议的应用领域

MODBUS协议被广泛应用于工业自动化系统中，包括以下几个方面：

1. 监控和控制：MODBUS协议可以用于监控和控制设备的状态和操作。 2. 数据传输：MODBUS协议支持在不同设备之间传输数据，实现数据的共享和交换。