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‌解密Modbus通讯协议原理到实践

发布时间:2024-01-11 浏览量:4707

Modbus通讯协议是一种广泛应用于工业自动化领域的通讯协议。它为不同设备之间的数据交换提供了一种标准化的方式,使得各种设备和系统能够相互通信和协作。

Modbus通讯协议概述

Modbus的历史可以追溯到1979年,当时它被设计用于连接电子控制器。随着技术的发展,Modbus逐渐发展成为一个广泛应用于工业自动化领域的通讯协议。其工作原理基于主从原则,其中一个设备作为主设备,其他设备作为从设备。主设备发起通信请求,从设备响应主设备的请求。

Modbus传输类型


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Modbus支持串行通信和以太网通信两种传输类型。串行通信包括RS-232和RS-485两种模式,它们都使用物理层进行通信。另一方面,以太网通信通过TCP/IP或UDP协议进行数据传输。

Modbus数据模型

Modbus数据模型定义了不同类型的寄存器以及寄存器的地址和数据类型。离散寄存器用于存储布尔值,输入寄存器和保持寄存器用于存储不同类型的数据。寄存器的地址唯一标识了存储数据的地址。

Modbus通信功能码

Modbus通信功能码定义了主设备如何与从设备进行通信。读取功能码允许主设备从从设备读取数据,而写入功能码允许主设备向从设备写入数据。具体而言,读取和写入操作可以是针对单个寄存器或多个寄存器的。

Modbus通讯实例

为了更好地理解Modbus通讯协议的实际应用,我们将通过两个实例来展示Modbus的通信过程。第一个实例是Modbus串行通信,我们将展示如何配置串行通信参数以及如何使用Modbus读取和写入功能码进行通信。第二个实例是Modbus以太网通信,我们将展示如何配置以太网通信参数以及如何使用Modbus TCP/IP读取和写入功能码进行通信。

Modbus的优缺点

尽管Modbus通讯协议在工业自动化领域得到了广泛应用,但它也存在一些缺点。例如,Modbus的传输速度相对较慢,且对于大规模的数据传输可能不太适合。然而,Modbus的优点远远超过了其缺点,例如其简单性、可靠性和广泛的支持使其成为工业自动化领域的重要通讯协议。

Modbus的工作原理是怎样的?

Modbus是通过串行线路在设备之间进行传输的。最简单的配置方式是使用一根串行电缆将主设备和从设备上的串行端口连接起来。

信息以一串1和0的序列形式发送,被称为比特。每个比特通过电压发送,其中0用正电压表示,而1用负电压表示。这些比特的传输速度非常快,通常以9600波特(比特/秒)为标准。

十六进制是一种用来表示数字的编码系统。它由0到9的十个数字和A到F的六个英文字母组成。这个编码系统中的每个数字或字母都代表一个具体的值,从0到15。例如,数字1代表十进制中的1,而字母A代表十进制中的10。十六进制通常在计算机科学和电子工程领域使用,因为它可以更高效地表示二进制数。

在解决问题的过程中,检查当前传输的实际原始数据是非常有帮助的。由于长长的二进制字符串很难阅读,所以这些位被组合起来并以十六进制的形式展示。每个由0到F共16个字符中的一个表示一个4位的块。

每个8位的块,也被称为一个字节,可以通过256个字符中的一个从00到FF的取值来表示。

在标准Modbus协议中,数据存储以16位寄存器的形式进行。每个寄存器可以存储一个16位的整数值。寄存器被分成不同的数据类型,例如输入寄存器、保持寄存器、输入状态和输出状态。输入寄存器和保持寄存器可用于存储程序的数据,输入状态和输出状态则用于记录设备的状态信息。数据可以被写入或读取到相关的寄存器中,以实现数据的存储和交换。此外,在Modbus协议中还定义了特定的功能码和寄存器地址来管理数据的存储和访问。

信息从设备中以四个不同的表格形式存储。其中两个表格用于存储开/关的离散值(线圈),另外两个表格用于存储数值(寄存器)。每个表格都包含9999个值。每个线圈或触点占用1位,其数据地址范围在0000至270E之间。每个寄存器占用1个字=16位=2个字节,其数据地址范围也在0000至270E之间。

线圈/寄存器编号可以视为位置名称,因为它们不会在实际消息中出现。在消息中使用数据地址。例如,第一个保持寄存器,编号40001,对应数据地址0000。偏移量是指这两个值之间的差异。每个表格都有不同的偏移量,分别为1、10001、30001和40001。

请问站点ID是什么?

在网络中,每个从机都拥有一个唯一的单元地址,从1到247。当主机请求数据时,它会发送一个包含从机地址的第一个字节。这样,每个从机就可以根据第一个字节来决定是否忽略该消息。


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