MODBUS的應用分析

　由于各種各樣的原因，MODBUS是今天大家使用的工業協議當中最受歡迎的一種。它簡單、便宜、通用性強并且使用方便。

　　MODBUS的另一個優點是它實際上可以通過任何傳輸媒介進行通訊，其中包括雙絞線、無線通訊、光導纖維、以太網、電話調制解調器、移動電話以及微波等。這樣就意味著可以很容易的在一個新的或者是現有的工廠里面建立起MODBUS連接。事實上，一個正在MODBUS應用領域不斷成長的應用就是在老舊的工廠里面利用現有的雙絞線連接提供MODBUS數字通訊。

　　在這份白皮書當中，我們將會對MODBUS的工作方式進行研究，并且看一看在新老工廠里面使用MODBUS的一些巧妙方法。

　　圖1：一個由一臺“主站(一臺PLC或DCS)”以及最多247個“從站”設備構成的MODBUS RTU網絡。其網絡架構是多分支網絡連接。

　　表1：功能代碼

　　什么是MODBUS?

　　MODBUS是Modicon公司(即現在的Schneider Electric公司)于1979年開發的一種通訊協議，其目的是采用一根雙絞線與許多設備進行通訊。最初的方案使用RS232接口，但是MODBUS也適合于

　　RS485接口以便獲得更高的通訊速率、更長的通訊距離以及實現真正的多分支網絡結構。MODBUS很快就成了一種自動化工業領域的事實上的標準，Modicon公司也把它向社會進行了公開發布，不收任何版稅。

　　今天，最大的MODBUS 用戶和供應商組織MODBUS_IDA(www.MODBUS.org)仍然在繼續為全世界的MODBUS協議提供支持。

　　MODBUS是一種“主-從”結構的系統，在這里“主設備”與一個或是多個“從設備”進行通訊。比較典型的主設備一般是PLC(可編程邏輯控制器)、PC、DCS(分散控制系統)或者RTU(遠程終端單元)。MODBUS-RTU的從設備一般是現場儀表設備，所有這些現場儀表設備都以多分支網絡的方式連接到系統當中，參見圖1。當一個MODBUS-RTU主設備想要從一臺從設備得到數據的時候，這個主設備會發送一條包含該設備地址、所需要數據以及一個用于檢測錯誤的求和校驗碼的信息。網絡上的所有其它設備都可以看到這一條信息，但是只有地址被指定的設備才會作出反應。

　　MODBUS網絡上的從設備不能夠發起通訊聯絡，它們只能作出反應。換句話說，它們只能在別人對它說話的時候說話。有一些制造商正在開發“混合”型的MODBUS設備，它們平常的運行模式和MODBUS從設備相似，但是卻具備“寫”的能力，因此有時候這些設備會作為“偽主設備”運行。

　　目前大家使用的三種最常見的MODBUS版本是：

　　■ MODBUS ASC II

　　■ MODBUS RTU

　　■ MODBUS/TCP

　　所有的MODBUS信息都以相同的格式進行傳送。在這三種不同類型的MODBUS版本之間的唯一差別就是：信息是怎樣進行編碼的。

　　在MODBUS RTU協議里面，數據以二進制進行編碼，而且每一個字節的數據只需要一個字節的通訊量。對于通訊速度在1200到115K波特率的RS232或者多分支網絡的RS485網絡來說，MODBUS RTU是一種理想的通訊協議。MODBUS RTU最為常見的通訊速率為9600和19200波特率。MODBUS RTU是得到最為廣泛應用的工業化協議，因此這份白皮書的主要部分將會集中討論MODBUS RTU的基本概念和應用。

　　MODBUS RTU基礎

　　為了與一臺從設備進行通訊，主設備將會發送一個包含如下內容的訊息：

　　■ 設備地址

　　■ 功能代碼

　　■ 數據