什麽是Modbus
Modbus是一種套用層協定，廣泛用於工業自動化領域，特別是用於電子裝置之間的通訊。它最初由Modicon公司（現在的施尼德電氣）在1979年開發，目的是為了簡化不同裝置之間的數據交換。Modbus協定支持多種通訊方式，包括序列通訊和乙太網路通訊，使其在工業環境中非常靈活和通用。
Modbus特點
以其簡單性、靈活性和可靠性為特點。它支持多種通訊模式，如RTU、ASCII和TCP/IP，允許裝置間高效地進行數據交換。Modbus協定透過規定嚴格的數據幀結構、地址分配和應答機制，確保了通訊的準確性和即時性。
Modbus RTU和Modbus TCP
Modbus有兩種主要的傳輸模式：Modbus RTU（Remote Terminal Unit）和Modbus TCP（Transmission Control Protocol）。
Modbus RTU特點
以RS-485或RS-232作為其實體層實作。它使用匯流排式拓撲結構，允許多個裝置共享同一通訊路線，實作成本效益和簡單的布線需求。Modbus RTU的數據傳輸采用二進制編碼，每個數據幀包含地址碼、功能碼、數據和校驗碼，透過CRC校驗確保數據的準確性。這種協定特別適合於短距離通訊和成本敏感的套用場景。
Modbus TCP特點
在乙太網路環境下的實作，它利用TCP/IP協定棧進行數據傳輸，支持復雜的網路拓撲和大規模的裝置整合。Modbus TCP透過IP地址來辨識和通訊，使得裝置間的連線更加靈活和廣泛。由於基於TCP，它能夠提供更大的封包傳輸能力，同時確保數據傳輸的可靠性和順序性。Modbus TCP適用於需要高數據吞吐量、長距離通訊或與現有IT網路基礎設施整合的工業套用。
Modbus通訊特點
兩種通訊模式 ：單播模式 —— 主裝置透過專門的地址存取從裝置，從裝置處理請求，然後向主裝置發送應答。廣播模式 —— 主裝置透過地址 0 存取所有從裝置，在這種模式下，從裝置不對廣播訊息作出應答
應答時間,典型值 < 10 ms ：Modbus協定規定了主裝置（Master）和從裝置（Slave）之間的應答時間。主裝置發送請求後，從裝置需要在規定時間內響應，以保證通訊的即時性。典型值 < 10 ms （90% 的資訊交換）最大值大約是 700 ms，建議在發送完一個 Modbus 請求後暫停 1 秒鐘再繼續。
數據交換,兩種數據型別 ：Modbus協定定義了一套數據交換規則，包括數據的讀取、寫入和診斷等操作。這些操作透過功能碼來區分，每個功能碼對應不同的操作。協定支持兩種數據型別：單個位和寄存器（16 位）
16 位地址 ：Modbus協定使用地址來區分不同的從裝置。每個從裝置都有一個唯一的地址，主裝置透過這個地址來選擇與之通訊的從裝置。使用 Modbus 協定交換的訊息包含要處理的數據的地址。每個寄存器都有一個寄存器編號，每類數據（位或寄存器）都有一個 16 位的地址。
幀(4 個域) ：Modbus通訊的基本單位是幀。一個Modbus幀包括起始位、地址碼、功能碼、數據、校驗碼和結束位。這種結構保證了數據的完整性和錯誤檢測。使用 Modbus 協定交換的所有幀（ADU）最大為 256 字節（ASCII 格式翻倍），其中包括 4 個域：
支持Modbus常見裝置
以下是一些常見的支持Modbus RTU和Modbus TCP的裝置型別：
1. PLC（可編程邏輯控制器） ：許多品牌的PLC，如西門子、施尼德、三菱電機等，都支持Modbus協定，可以透過Modbu.RTU或Modbu.TCP進行通訊。
2. DCS（分布式控制系統） ：在一些工業自動化系統中，DCS可能會使用Modbus協定來與其他裝置進行通訊。
3. 傳感器 ：包括溫度、壓力、流量等各種型別的傳感器，它們可以透過Modbu.RTU將測量數據發送給控制系統。
4. 執行器 ：如閥門定位器、電機驅動器等，它們可以使用Modbus協定接收控制命令。
5. HMI（人機介面） ：一些HMI裝置支持Modbus協定，用於顯示和控制工業過程。
6. 變頻器 ：許多變頻器支持Modbus協定，允許遠端監控和控制電機速度。
7. 儀表 ：如電力儀表、流量計等，它們可以利用Modbus協定將測量數據傳輸到數據采集系統。
8. 數據采集系統（DAS） ：用於收集和記錄來自各種傳感器和裝置的數據，常透過Modbus協定與這些裝置通訊。
9. 智慧控制器 ：一些智慧控制器和閘道器裝置支持Modbus協定，用於工業自動化和物聯網（IoT）套用。
10. SCADA（監控控制與數據采集）系統 ：SCADA系統通常使用Modbus協定來整合和監控各種工業裝置。
Modbus網路布線
在Modbus通訊協定中，布線方式主要分為兩種：Modbus RTU的布線和Modbus TCP的布線。在標準的 Modbus 網路中，有 1 個主裝置和最多 31 個從裝置。
Modbus RTU布線
Modbus RTU使用序列通訊，通常使用RS-232或RS-485介面。
1. RS-232 ：這是一種點對點的通訊方式，每個裝置都需要單獨的序列線連線到主控器。它使用9針或25針的D-sub連結器，但通常只用到其中的少數幾個引腳，如TX（發送）、RX（接收）、GND（地線）。
2. RS-485 ：這是一種多點通訊方式，允許多個裝置共享同一對雙絞線。RS-485使用一對雙絞線（通常標記為A和B），並使用終端電阻來匹配路線。每個裝置都有一個數據發送器（TX）和數據接收器（RX）引腳，以及一個公共地線（GND）。
Modbus TCP布線
Modbus TCP/IP使用標準的乙太網路通訊
1. 乙太網路電纜 ：Modbus TCP/IP使用標準的乙太網路電纜（如Cat5e、Cat6等），通常使用8針的RJ45連結器。這種電纜可以支持多個裝置在同一網路中通訊。
2. 網路裝置 ：除了終端裝置外，Modbus TCP/IP網路可能還需要交換機、路由器等網路裝置來擴充套件網路範圍或進行網路管理。
3. IP地址 ：每個裝置在網路中都需要一個唯一的IP地址，這可以透過DHCP伺服器自動分配，也可以手動設定。
隨著技術的進步和工業4.0概念的普及，Modbus協定也在不斷地發展和完善。它正在與物聯網、雲端運算等新興技術融合，以實作更高層次的裝置互聯和智慧化管理。可以預見，在未來的工業自動化領域，Modbus協定將繼續扮演著不可或缺的角色，推動著工業控制系統向更高效、更智慧的方向發展。
近期熱文:
