Modbus通訊協議

Modbus比其他通信協議使用的更廣泛的主要原因有：

1.公開發表並且無版權要求

2.易於部署和維護

3.對供應商來說，修改移動本地的比特或位元組沒有很多限制

Modbus允許多個 (大約240個) 設備連接在同一個網路上進行通信，舉個例子，一個由測量溫度和濕度的裝置，並且將結果發送給計算機。在數據採集與監視控制系統（SCADA）中，Modbus通常用來連接監控計算機和遠程終端控制系統（RTU）。

Modbus協議目前存在用於串口、乙太網以及其他支持網際網路協議的網路的版本。

大多數Modbus設備通信通過串口EIA-485物理層進行。

對於串列連接，存在兩個變種，它們在數值數據表示不同和協議細節上略有不同。Modbus RTU是一種緊湊的，採用二進位表示數據的方式，Modbus ASCII是一種人類可讀的，冗長的表示方式。這兩個變種都使用串列通信（serial communication）方式。RTU格式後續的命令/數據帶有循環冗餘校驗的校驗和，而ASCII格式採用縱向冗餘校驗的校驗和。被配置為RTU變種的節點不會和設置為ASCII變種的節點通信，反之亦然。

對於通過TCP/IP（例如乙太網）的連接，存在多個Modbus/TCP變種，這種方式不需要校驗和計算。

對於所有的這三種通信協議在數據模型和功能調用上都是相同的，只有封裝方式是不同的。

Modbus有一個擴展版本Modbus Plus（Modbus+或者MB+），不過此協議是Modicon專有的，和Modbus不同。它需要一個專門的協處理器來處理類似HDLC的高速令牌旋轉。它使用1Mbit/s的雙絞線，並且每個節點都有轉換隔離裝置，是一種採用轉換/邊緣觸發而不是電壓/水平觸發的裝置。連接Modbus Plus到計算機需要特別的介面，通常是支持ISA（SA85），PCI或者PCMCIA匯流排的板卡。

Modbus協議是一個master/slave架構的協議。有一個節點是master節點，其他使用Modbus協議參與通信的節點是slave節點。每一個slave設備都有一個唯一的地址。在串列和MB+網路中，只有被指定為主節點的節點可以啟動一個命令（在乙太網上，任何一個設備都能發送一個Modbus命令，但是通常也只有一個主節點設備啟動指令）。

一個ModBus命令包含了打算執行的設備的Modbus地址。所有設備都會收到命令，但只有指定位置的設備會執行及回應指令（地址0例外，指定地址0的指令是廣播指令，所有收到指令的設備都會運行，不過不回應指令）。所有的Modbus命令包含了檢查碼，以確定到達的命令沒有被破壞。基本的ModBus命令能指令一個RTU改變它的寄存器的某個值，控制或者讀取一個I/O埠，以及指揮設備回送一個或者多個其寄存器中的數據。

有許多modems和網關支持Modbus協議，因為Modbus協議很簡單而且容易複製。它們當中一些為這個協議特別設計的。有使用有線、無線通信甚至短消息和GPRS的不同實現。不過設計者需要克服一些包括高延遲和時序的問題。

幾乎所有的實現都是官方標準的某種變體。不同的供應商設備之間可能無法正確的通信。一些主要的變化有：

• 數據類型

• IEEE標準的浮點數

• 32位整型數

• 8位數據

• 混合數據類型

• 整數中的位域

• multipliers to change data to/from integer. 10, 100, 1000, 256 ...

• 協議擴展

• 16位的從站地址

• 32位的數據大小（1個地址 = 返回32位數據）

• 字交換數據

• Modbus是在1970年末為可編程邏輯控制器通信開發的，這些有限的數據類型在那個時代是可以被PLC理解的，大型二進位對象數據是不支持的。

• 對節點而言，沒有一個標準的方法找到數據對象的描述信息，舉個例子，確定一個寄存器數據是否表示一個介於30-175度之間的溫度。

• 由於Modbus是一個主/從協議，沒有辦法要求設備“報告異常”（構建在乙太網的TCP/IP協議之上，被稱為open-mbus除外）- 主節點必須循環的詢問每個節點設備，並查找數據中的變化。在帶寬可能比較寶貴的應用中，這種方式在應用中消耗帶寬和網路時間，例如在低速率的無線鏈路上。

• Modbus在一個數據鏈路上只能處理247個地址，這種情況限制了可以連接到主控站點的設備數量（再一次指出乙太網TCP/IP除外）

• Modbus傳輸在遠端通訊設備之間緩衝數據的方式進行，有對通信一定是連續的限制，避免了傳輸中的緩衝區漏洞的問題

• Modbus協議自身提供針對未經授權的命令或截取數據沒有安全性。 [3]