本文章深入浅出地讲解了Modbus通讯协议的基础知识、工作原理及其应用实例，帮助读者快速掌握如何通过该协议实现设备间的数据通信。
**Modbus通信协议详解**
**一、Modbus协议简介**
Modbus是一种广泛应用于工业控制器间的通用通讯语言，旨在促进不同设备之间的数据交换。作为工业标准，它允许来自不同制造商的控制设备连接到同一网络，并实现集中监控功能。该协议规定了控制器间通信的消息结构，无论它们通过哪种类型的网络进行沟通。此外，它还定义了请求访问其他设备、回应这些请求的方式以及错误检测和记录机制的方法。
在使用Modbus协议的工业网络中，每个控制设备都需要知道自己的地址，并能够识别并处理发往特定地址的信息。如果需要响应查询，控制器将生成符合该协议要求的数据反馈信息。
**二、Modbus网络传输**
1. **标准Modbus通信**
通常情况下，这种类型的通讯采用RS-232C兼容的串行接口进行数据交换。这定义了电气特性、传输速率和其他参数如奇偶校验等细节。控制器可以通过直接连接或通过调制解调器建立网络链接。在这种架构中，主设备（例如主机或者可编程仪表）发起查询请求；从设备（比如PLC）根据这些请求做出相应的回应。
2. **其他类型网络传输**
在一些对等通信的环境中，任何控制装置都可以作为主设备启动通讯过程。即使在这样的情况下，Modbus协议仍然保持其典型的主-从结构，在响应时所有控制器都扮演从属角色。
**三、查询与响应周期**
- **请求阶段**
请求消息中的功能代码指示了目标从设备应该执行的操作类型；数据部分包含了额外的信息比如寄存器地址和数量。错误检测域确保信息的准确性。
- **回应阶段**
从设备的回答中包含一个反映请求的功能代码，表明操作成功与否或报告任何发生的错误。响应的数据段则包括结果数据或者错误详情。最后，主控装置通过检查CRC来验证回复的有效性。
**四、两种传输模式**
Modbus协议支持ASCII和RTU（远程终端单元）这两种不同的通信方式，在标准的Modbus网络中所有设备必须使用相同的通讯模式及串行参数。
- **ASCII模式**
在这种模式下，每个8位字节被转换为两个ASCII字符发送。它允许一定的字符间隔而不会导致错误发生；每个字符包括1个开始位、7个数据位以及可选的奇偶校验和停止位（可以是1或2）。
- **RTU模式**
RTU更高效，因为它不需要使用ASCII编码方式。每条消息包含地址信息、功能代码及CRC校验等元素，增强了数据传输的安全性与可靠性。
**五、错误检测**
在Modbus中，采用LRC（纵向冗余检查）来确保ASCII格式通信的准确性；而RTU模式下则利用了CRC（循环冗余检查）技术以提高消息传递过程中的完整性验证能力。
综上所述，作为实现工业设备间有效通讯的基础工具，Modbus协议因其标准化和灵活性而在各种网络环境中得到广泛应用。通过理解其工作原理、传输方式以及错误检测机制，可以更好地集成并维护复杂的工业控制系统。
5星
