【整理】Modbus协议介绍

背景

想要了解Modbus协议是啥。

和Hart协议有啥区别和关系。

所以去整理了一下。

 

Modbus协议介绍

什么是Modbus

Modbus是一种,串行通信协议。

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。

Modbus是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。

 

Modbus是用来干啥的

Modbus协议,使得控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。

它已经成为一通用工业标准。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。

 

举例:

Modbus允许多个设备连接在同一个网络上进行通信。

举个例子,一个由测量温度和湿度的装置,并且将结果发送给计算机。

在数据采集与监视控制系统(SCADA)中,Modbus通常用来连接监控计算机和RTU。

 

Modbus的历史

Modicon(后被施耐德(电气公司)收购,现为其子品牌)于1979年,为使用可编程逻辑控制器(PLC)而设计的。

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)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。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。

 

Modbus特点

  • 易用
  • 稳定
  • 开放(open),免费(royalty-free,无授权)
  • 只传输元数据->数据之上的打包(成各种其他格式),可以随意->对所谓的使用此协议的vendor(提供商)来说,就是无限制

 

Modbus协议分类

Modbus是个软件层面的协议,根据此软件协议,在物理上的连接方式不同,可分为:

  • Serial Communication串行通讯:
    • 又分两类:
      • Modbus RTU):紧凑的,二进制数据
        • 用的是CRC(循环冗余)校验
      • Modbus ASCII:人类可读的,冗长的,普通文本形式的数据
        • 用的纵向冗余校验
    • 物理上,可以使用RS232,也可以使用RS485。
    • 用的最多的是RS485,对应的就是一个Master,多个Slave,一拖多的效果。
  • 以太网:通过TCP/IP,叫做:Modbus/TCP
    • 不需要(添加)校验(值)

 

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 RTU

RTU=Remote Terminal Unit=远程终端单元=一般指的是,被(此处,当前的Master)控制的远程(现场)设备

 

Modbus RTU,由于其使用起来很方便的特性,使得最后是,广泛用于BMS(Building Management Systems, 建筑管理系统)和IAS(Industrial Automation Systems,工业自动化系统)

MODBUS RTU的消息,只是一个简单的16-bit带CRC的数据。

使得可以被封装到floating point, tables, ASCII text, queues,等等结构中。

 

Modbus+(MB+)

Modbus 有一个扩展版本 Modbus Plus(Modbus+或者MB+)。

不过此协定是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PCMCIA总线的板卡。

 

Modbus协议架构

  • 主从(Master/Slave)结构
  • Modbus属于应用层级别的消息协议(an application layer messaging protocol)
  • 属于OSI模型中的第七层

 

总结

 

Modbus和Hart的对比

 

Modbus

HART

整体架构

Master/Slave

Master/Slave

 

 

参考资料

1.MODBUS RTU OVERVIEW, Modbus RTU Unplugged – An introduction to Modbus RTU Addressing,  Function Codes and Modbus RTU Networking

2.Modbus wiki CN

3. Modbus wiki en

4. 互动百科:ModBus



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