什么是 Modbus 協(xié)議？

Modbus 協(xié)議是一種通信協(xié)議，允許設(shè)備通過各種類型的介質(zhì)進(jìn)行通信，如串行線和以太網(wǎng)。它是由生產(chǎn)可編程邏輯控制器（PLC）的 Modicon 公司于 1979 年開發(fā)的，旨在使這些設(shè)備能夠相互通信。

Modbus 協(xié)議提供了一種消息傳遞結(jié)構(gòu)，用于以主從通信方式在智能設(shè)備之間傳遞消息。主設(shè)備 A 發(fā)送的 Modbus 消息會觸發(fā)從設(shè)備 B 的回應(yīng)。Modbus 協(xié)議規(guī)定了通信內(nèi)容、信息的封裝方式和消息的發(fā)送和接收順序。

Modbus 協(xié)議簡單而強(qiáng)大，是工業(yè)控制系統(tǒng)的熱門選擇。作為一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，任何人都可以自由地使用和修改，這使得它在整個(gè)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

Modbus 通信模式

Modbus 協(xié)議有三種主要通信模式：

• RTU（遠(yuǎn)程終端單元）
• ASCII（美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼）
• TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）

Modbus 協(xié)議的種類

Modbus 協(xié)議有多種變體，主要包括：

Modbus RTU

Modbus RTU 是 Modbus 協(xié)議的二進(jìn)制實(shí)現(xiàn)版本。它通常用于串行通信，并以其緊湊的數(shù)據(jù)表示方式而聞名，這使得它具備高效和快速的特點(diǎn)。

Modbus ASCII

Modbus ASCII 是 Modbus 協(xié)議的 ASCII 實(shí)現(xiàn)版本。與 Modbus RTU 相比，它的效率較低，但由于使用人類可讀的字符，因此更容易使用和調(diào)試。

Modbus TCP/IP

Modbus TCP/IP 是在 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)上使用的 Modbus 協(xié)議版本。它支持長距離和跨不同網(wǎng)絡(luò)的通信。

Modbus UDP

Modbus UDP 是使用 UDP 傳輸協(xié)議的 Modbus 協(xié)議版本。它比 Modbus TCP/IP 快，也占用更少的網(wǎng)絡(luò)資源，但它不太可靠，因?yàn)樗荒鼙ＷC數(shù)據(jù)包能送達(dá)或按順序到達(dá)。

Modbus Plus

Modbus Plus（MB+ 或 Modbus+）是 Modbus 協(xié)議的專有變體，由施耐德電氣推出。它是一種點(diǎn)對點(diǎn)通信協(xié)議，相較于標(biāo)準(zhǔn) Modbus，Modbus Plus 提供更高的傳輸速度和更可靠的數(shù)據(jù)傳輸保證。

Modbus 協(xié)議的應(yīng)用

工業(yè)自動化

Modbus 協(xié)議廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。在工業(yè)環(huán)境中，建立一個(gè)可靠且高效的通信網(wǎng)絡(luò)對于維護(hù)眾多設(shè)備和機(jī)器之間的良好通信至關(guān)重要。Modbus 協(xié)議實(shí)現(xiàn)了可編程邏輯控制器、傳感器和執(zhí)行器等各種設(shè)備之間簡單且標(biāo)準(zhǔn)化的通信。它通常用于制造廠、發(fā)電廠、煉油廠以及其他工業(yè)環(huán)境中，用來監(jiān)控設(shè)備和生產(chǎn)過程。

車輛系統(tǒng)

Modbus 協(xié)議在車輛系統(tǒng)，特別是電動汽車領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。它被用于監(jiān)測和控制各種參數(shù)，如電池管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和逆變器系統(tǒng)等。Modbus 提供了一種高效且易于實(shí)施的協(xié)議，能夠保障這些系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

物聯(lián)網(wǎng)通信

隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，Modbus 協(xié)議的重要性日益凸顯。Modbus TCP/IP 特別適用于在以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、傳感器和控制器之間的通信。它的簡單性和廣泛支持使其成為物聯(lián)網(wǎng)通信的常見選擇。

傳感器和執(zhí)行器通信

Modbus 協(xié)議在促進(jìn)傳感器和執(zhí)行器之間的通信方面起著關(guān)鍵作用。它提供了一種標(biāo)準(zhǔn)接口來傳輸數(shù)據(jù)（如傳感器的讀數(shù)或執(zhí)行器的控制信號）。這使得集中控制系統(tǒng)或可編程邏輯控制器能夠協(xié)同監(jiān)控各種設(shè)備。Modbus 協(xié)議在傳感器和執(zhí)行器通信中的應(yīng)用非常廣泛，涵蓋了從工業(yè)機(jī)械到環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域。

Modbus 協(xié)議的局限性

盡管 Modbus 協(xié)議具有許多優(yōu)點(diǎn)，但它也有一些局限性。其中之一是缺乏內(nèi)置的安全功能。由于該協(xié)議是在互聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用之前開發(fā)的，因此沒有包含通信安全機(jī)制，容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。

另一個(gè)限制是協(xié)議的簡單性。雖然這使得 Modbus 易于使用和實(shí)施，但也意味著它缺乏現(xiàn)代協(xié)議中的一些高級功能。

盡管存在這些局限性，由于 Modbus 協(xié)議的簡單性、穩(wěn)定性和廣泛兼容性，它仍然是許多應(yīng)用的首選協(xié)議。

Modbus 驅(qū)動程序的說明

• Modbus TCP：Modbus TCP 是一種被廣泛使用的通信協(xié)議，它允許在 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)上傳輸 Modbus 消息。該協(xié)議實(shí)現(xiàn)了 Modbus 主設(shè)備（如 Neuron）與 Modbus 從設(shè)備（例如傳感器、執(zhí)行器或其他工業(yè)設(shè)備）之間的通信。通過 Neuron 的 Modbus TCP 驅(qū)動程序，這些設(shè)備能夠無縫集成并進(jìn)行通信，從而促進(jìn)了數(shù)據(jù)交換和控制操作。
• Modbus RTU：Modbus RTU 是一種流行的串行通信協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn) Modbus 主設(shè)備和從設(shè)備之間通過串行接口（如 RS-485 或 RS-232）的通信。該協(xié)議使用二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示，并支持半雙工通信，數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行。Neuron 的 Modbus RTU 驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)了與使用該串行通信協(xié)議的 Modbus 設(shè)備的連接，允許在工業(yè)環(huán)境中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制操作。
• Modbus UDP：Modbus UDP 是 Modbus 協(xié)議的另一種變體，使用 UDP 進(jìn)行通信。UDP 是一種無連接協(xié)議，具有低開銷和快速傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。Modbus UDP 通常應(yīng)用于對速度要求較高的場景，如實(shí)時(shí)控制應(yīng)用。通過 Neuron 的 Modbus UDP 驅(qū)動程序，可以實(shí)現(xiàn)與使用 UDP 作為底層傳輸協(xié)議的 Modbus 設(shè)備之間的通信。
• Modbus RTU over TCP：Modbus RTU over TCP 是一種機(jī)制，它允許將 Modbus RTU 幀封裝在 TCP/IP 報(bào)文中進(jìn)行通信。這種機(jī)制將 Modbus RTU 的簡單性和高效性與 TCP/IP 的強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)功能相結(jié)合。通過 Neuron 的 Modbus RTU over TCP 驅(qū)動程序，可以與使用 Modbus RTU 協(xié)議但通過 TCP/IP 連接到網(wǎng)絡(luò)的 Modbus 設(shè)備進(jìn)行通信。