MODBUS协议有哪几种?
Modbus协议目前存在用于串口、以太网以及其他支持互联网协议的网络的版本。
大多数Modbus设备通信通过串口EIA-485物理层进行。
对于串行连接,存在两个变种,它们在数值数据表示不同和协议细节上略有不同。Modbus RTU是一种紧凑的,采用二进制表示数据的方式,Modbus ASCII是一种人类可读的,冗长的表示方式。这两个变种都使用串行通信(serial communication)方式。RTU格式后续的命令/数据带有循环冗余校验的校验和,而ASCII格式采用纵向冗余校验的校验和。被配置为RTU变种的节点不会和设置为ASCII变种的节点通信,反之亦然。
对于通过TCP/IP(例如以太网)的连接,存在多个Modbus/TCP变种,这种方式不需要校验和计算。
对于所有的这三种通信协议在数据模型和功能调用上都是相同的,只有封装方式是不同的。
Modbus有一个扩展版本Modbus Plus(Modbus+或者MB+),不过此协议是Modicon专有的,和Modbus不同。它需要一个专门的协处理器来处理类似HDLC的高速令牌旋转。它使用1Mbit/s的双绞线,并且每个节点都有转换隔离装置,是一种采用转换/边缘触发而不是电压/水平触发的装置。连接Modbus Plus到计算机需要特别的接口,通常是支持ISA(SA85),PCI或者PMCIA总线的板卡。
Modbus有下列三种通信方式
以太网,对应的通信模式是MODBUS TCP。
异步串行传输(各种介质如有线RS-232-/422/485/;光纤、无线等),对应的通信模式是MODBUS RTU或MODBUS ASCII。
高速令牌传递网络,对应的通信模式是Modbus PLUS。
ModBus协议是应用层报文传输协议(OSI模型第7层),它定义了一个与通信层无关的协议数据单元(PDU),即PDU=功能码+数据域。
ModBus协议能够应用在不同类型的总线或网络。对应不同的总线或网络,Modbus协议引入一些附加域映射成应用数据单元(ADU),即ADU=附加域+PDU。
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其他设备之间可以通信,已经成为一种工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。这种协议定义了一种控制器能够认识使用的数据结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了控制器请求访问其他设备的过程,如何回应来自其他设备的请求,以及怎样侦测错误记录,它制定了通信数据的格局和内容的公共格式。
在进行多机通信的时候,Modbus协议规定每个控制器必须要知道他们的设备地址,识别按照地址发送过来的数据,决定是否要产生动作,产生何种动作,如果要回应,控制器将生成的反馈信息用Modbus协议发出。
Modbus协议允许在各种网络体系结构内进行简单通信,每种设备(PLC、人机界面、控制面板、驱动程序、输入输出设备)都能使用Modbus协议来启动远程操作,一些网关允许在几种使用Modbus协议的总线或网络之间的通信。
Modbus有两种通信传输方式,一种是ASCII模式,一种是RTU模式。由于ASCII模式的数据字节是7bit数据位,51单片机无法实现,而且应用也相对较少,所以应用较多的RTU模式。一条典型的RTU数据帧如图所示。
起始位和结束符:上图代表的是一个数据帧,前后都至少有3.5个字节的时间间隔,起始位和结束符实际上没有任何数据,T1-T2-T3-T4代表的是时间间隔3.5个字节以上的时间,而真正有意义的第一个字节是设备地址。
设备地址:在多个传感器通信的时候,数据那么多,我们依靠什么判断这个数据帧是哪个设备的呢?没错,就是依靠这个设备地址字节。每个设备都有一个自己的地址,当设备接收到一帧数据后,程序首先对设备地址字节进行判断比较,如果与自己的地址不同,则对这帧数据直接不予理会,如果与自己的地址相同,就要对这帧数据进行解析,按照之后的功能码执行相应的功能。如果地址是0x00,则认为是一个广播命令,就是所有的从机设备都要执行的指令。
功能代码:在第二个字节功能代码字节中,Modbus规定了部分功能代码,此外也保留了一部分功能代码作为备用或者用户自定义。