modbus协议定义

Modbus协议是一种用于工业自动化和控制系统的通信协议，它常用于串行通信（如RS-232、RS-485）以及网络通信（如TCP/IP）。Modbus协议最早由Modicon（现为施耐德电气）在1979年为其可编程逻辑控制器（PLC）开发，已经成为工业控制系统中非常广泛应用的标准协议。

1. Modbus协议的基本组成
Modbus协议包括以下几个主要部分：

Modbus功能代码：定义了数据请求和响应的类型。
地址：用于识别不同设备。
数据：包含了设备所需的实际数据信息。
2. Modbus数据单元结构
Modbus协议的数据单元（或称为数据帧）通常由以下几个部分组成：

地址域：标识目标设备的地址（1字节，取值范围：1-247）。
功能码：标识所请求的操作类型（1字节）。
数据域：实际的数据部分（可变长度，根据功能码不同）。
CRC校验：用于检测传输中的错误（2字节，Modbus RTU模式使用，Modbus TCP没有CRC）。
3. Modbus协议的工作模式
Modbus协议有多种工作模式，其中最常见的两种是：

Modbus RTU（Remote Terminal Unit）模式：一种基于二进制的通信格式，采用RS-232或RS-485等串行通信进行数据传输。在RTU模式中，每一帧数据都有一个固定的校验码（CRC）来保证传输的可靠性。
Modbus TCP（Transmission Control Protocol）模式：用于通过以太网通信，采用TCP/IP协议栈进行数据传输。在此模式中，数据包的结构略有不同，没有CRC校验码，因为TCP/IP协议本身会处理错误检测。
4. 常见的Modbus功能码
以下是Modbus协议中常用的一些功能码：

01：读取线圈状态（Read Coils）
02：读取离散输入状态（Read Discrete Inputs）
03：读取保持寄存器（Read Holding Registers）
04：读取输入寄存器（Read Input Registers）
05：写单个线圈（Write Single Coil）
06：写单个保持寄存器（Write Single Register）
15：写多个线圈（Write Multiple Coils）
16：写多个保持寄存器（Write Multiple Registers）
5. Modbus TCP与Modbus RTU的区别
传输介质：Modbus RTU通常使用串行通信（RS-232、RS-485），而Modbus TCP使用以太网进行数据传输。
数据帧格式：Modbus RTU使用CRC校验，而Modbus TCP使用TCP/IP协议进行数据传输，不需要额外的CRC校验。
速度与效率：Modbus TCP由于采用了以太网，因此支持更高的传输速度和更远的传输距离，而Modbus RTU的速度较低，且距离较短。
6. Modbus的应用场景
Modbus协议广泛应用于工业自动化、建筑自动化、能源管理等领域。常见的应用包括：

PLC与传感器、执行器之间的通信。
DCS（分布式控制系统）与外部设备的连接。
数据采集系统（SCADA）与现场设备（如温度、压力传感器）之间的通信。
总结
Modbus是一种简单、可靠且易于实现的通信协议，因其开放性和稳定性，广泛应用于各种工业设备之间的数据交换。它有多种通信方式，可以灵活地根据不同的需求进行选择。