什么是modbus通信协议？详解分析

[导读]Modbus通信协议的历史可以追溯到1979年，当时Modicon公司(现在的施耐德电气Schneider Electric)发明了这种通信协议，目的是为工业现场提供一种通用的通信标准，以实现不同设备之间的数据交换和控制。在过去的几十年里，Modbus协议已经成为工业自动化领域中最为流行的通信协议之一。

Modbus通信协议的历史可以追溯到1979年，当时Modicon公司(现在的施耐德电气Schneider Electric)发明了这种通信协议，目的是为工业现场提供一种通用的通信标准，以实现不同设备之间的数据交换和控制。在过去的几十年里，Modbus协议已经成为工业自动化领域中最为流行的通信协议之一。许多工业设备，包括PLC、DCS、智能仪表等都在使用Modbus协议作为它们之间的通信标准。截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个，这表明该协议已经得到了广泛的应用和认可。

Modbus协议最初是由Modicon公司开发的，现在属于施耐德电气公司。它是一种应用层协议，定义了一种通用的消息格式，使得不同的设备之间可以进行数据交换和控制。该协议支持不同的物理层，如RS-232、RS-422、RS-485和以太网，因此可以应用于不同的设备和网络。

为了更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA(Interface for Distributed Automation，分布式自动化接口)组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。在中国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。

随着工业物联网的快速发展，Modbus协议的应用场景也在不断扩大。未来，Modbus协议将继续在工业自动化领域中发挥重要作用，并且可能会与其他通信协议和新技术相结合，以实现更高效和智能的工业通信。

Modbus是一种一主一从的一对一通信方式，当然也支持一主多从，但实际也是一对一通信，同一时刻只能有一个从机进行响应。如果需要和多个从机同时通信，这里也支持使用广播，即主机发送指令，所有从机接收指令并执行，但不进行应答。

Modbus协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。当在一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。

Modbus协议的通信形式有多种，包括RTU、ASCII、TCP和Plus等。RTU是一种远程终端控制系统，一般是基于串口进行通信，其报文格式是十六进制的，由Slave ID+数据+CRC校验三部分组成。数据部分详见上面报文解析，剩下的就是数据校验，这里用的是CRC校验(循环冗余校验，Cyclic Redundancy Check，简称CRC)。要注意的是，数据部分高位数据在前，低位数据在后，而CRC校验则是低位在前，高位在后。

Modbus数据帧格式

首先我们要知道一帧正常的MODBUS数据帧包含的内容有：地址域 + 功能码 + 数据 + 差错校验，再者无论是上述哪种协议版本，Modbus帧格式都是一样的：

主要包括：

1.地址域：即主站要访问的从站地址，其范围0~247

2.功能码：即主站想要对从站进行何种操作。

3.数据：如果主站的请求是读数据，那么该“数据”要包含的信息有：从哪里开始读数据 + 读多少数据。如果主站的请求是向从站写数据，那么该“数据”要包含的信息有：从哪里开始写数据 + 写多少个字节数据 + 要写的具体数据。

4.差错校验：为了保证数据传输的正确性，Modbus协议会在数据帧最后面加上两个字节的差错校验。

Modbus通信协议是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它被用来实现不同设备之间的数据交换和控制。以下是一些常见的Modbus协议应用场景：

工业自动化控制：Modbus被广泛应用于工业自动化控制系统中，用于连接PLC、传感器、执行器等设备，实现监控和控制。

智能家居：Modbus也可以应用于智能家居系统中，用于连接各种传感器和执行器，实现远程控制和监测。

能源监控：Modbus协议还可以用于能源监控系统，连接电表、燃气表、水表等设备，实现能源数据的采集和分析。

环境监测：Modbus协议可以应用于环境监测系统中，连接各种传感器和仪器，监测环境参数如温度、湿度、气压等。