- 1. 工作模式
- 2. 通讯特点
- 3. 通讯模式
- 4. 应答time
- 5. data交换
- 6. address
- 7. 帧
- 8. 网络拓扑
- 9. Modbus RTU
- 10. Modbus TCP
工作模式
Modbus 基于主从模式工作。在一个网络中，Modbus protocol通过主设备（客户端）和从设备（服务器）之间的Request-应答机制来交换信息。
下图展示了典型的 Modbus 网络，其中一个 master 设备（client）控制一个或多个 slave 设备（server）。
在标准的 Modbus 网络中，有 1 个主设备和最多 31 个从设备。
通讯特点
主设备-从设备工作原理有如下特点：
- 在同一time只能有一个主设备connect到网络；
- 只有主设备能够发起通讯并向从设备sendRequest；
- 主设备可以使用专门的address分别访问每个从设备，也可以使用address 0 同时访问所有从设备；
- 从设备只能向主设备send应答；
- 从设备不能向主设备或其它从设备发起通讯。
通讯模式
Modbus protocol支持两种通讯模式交换信息：
- 单播模式 —— 主设备通过专门的address访问从设备，从设备处理Request，然后向主设备send应答。
- 广播模式 —— 主设备通过address 0 访问所有从设备，在这种模式下，从设备不对广播消息作出应答。（因此，广播模式的Request指令必须是 Modbus 标准Function中的写指令）
应答time
应答time是指从设备对主设备发出的Request做出应答所需的time。其中 Modbus protocol的numerical value：
- 典型值 < 10 ms （90% 的信息交换）
- maximum大约是 700 ms，因此建议在send完一个 Modbus Request后暂停 1 秒钟再继续。
data交换
Modbus protocol支持两种data type：
- 单个位
- register（16 位）
具体的位和register定义由从设备决定。
address
使用 Modbus protocol交换的消息包含要处理的data的address。每个register都有一个register编号，每类data（位或register）都有一个 16 位的address。
在 Modbus protocol规定的 PDU 中，规定所有线圈或register address从 0 开始计算。因此，第 n 号register的address是 n-1。例如，第 12000 号register的address是 0x2EDF（11999）。
帧
使用 Modbus protocol交换的所有帧（ADU）最大为 256 byte（ASCII format翻倍），其中包括 4 个域：
| 域 | 定义 | 大小（RTU format） | 描述 |
|---|---|---|---|
| 1 | 从设备号（address） | 1 个byte | Request的目的address – 0 ：广播（涉及所有从设备） – 1-247 ：单播，从设备的唯一address |
| 2 | Function代码 | 1 个byte | 参阅 Modbus function code |
| 3 | data | 0 到 252 个byte | Requestdata（或应答data） |
| 4 | checksum | 2 个byte | CRC verification和（ASCII 为 LRC） |
下图展示了主设备-从设备工作模型中的帧交换过程。
网络拓扑
Modbus RTU
Modbus RTU 通常基于 RS-485 串行通信链路，RS-485 总线布线规范规定其必须是总线式拓扑结构。在实际布线中，通常采用手牵手菊花链布线方式。例如，Slave 1/2/3 三台 RS-485 设备，Slave1 的 485+ 接入 Slave2 的 485+ 端口，Slave2 的 485+ 再connect到 Slave3 的 485+ 端口，以此类推，485- 的接线方式和 485+ 一样。
Modbus TCP
相对于使用串行链路的 Modbus RTU，Modbus TCP 基于以太网通信，因此其网络拓扑结构更为灵活。从串行链路上一主多从的构造，演变为多客户端/多服务器端的构造模型。
使用 Modbus TCP，主站设备（客户端）可以通过 IP address找到 Modbus 从设备（服务器），并通过 Modbus 网关connect到另一个 Modbus RTU 网络。
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