Modbus TCP通讯概述

       MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的 MODBUS系列通讯协议的派生产品,显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS报文的用途。协议的最通用用途是为诸如 PLC’s，I/O模块，以及连接其它简单域
总线或 I/O模块的网关服务的.
        MODBUS/TCP 使 MODBUS_RTU协议运行于以太网，MODBUS TCP使用 TCP/IP和以太网在站点间传送 MODBUS报文，MODBUS TCP结合了以太网物理网络和网络标准TCP/IP以及以 MODBUS作为应用协议标准的数据表示方法。MODBUS TCP通信报文被封装于以太网 TCP/IP数据包中。与传统的串口方式，MODBUS TCP插入一个标准的MODBUS报文到 TCP报文中，不再带有数据校验和地址。

1.1通讯所使用的以太网参考模型
Modbus TCP传输过程中使用了 TCP/IP以太网参考模型的 5层：
第一层：物理层，提供设备物理接口，与市售介质/网络适配器相兼容
第二层：数据链路层，格式化信号到源/目硬件址数据帧
第三层：网络层，实现带有 32位 IP址 IP报文包
第四层：传输层，实现可靠性连接、传输、查错、重发、端口服务、传输调度
第五层：应用层，Modbus协议报文.

 

1.2 Modbus TCP数据帧

Modbus数据在 TCP/IP以太网上传输，支持 Ethernet II和 802.3两种帧格式,Modbus TCP
数据帧包含报文头、功能代码和数据 3部分,MBAP报文头(MBAP、Modbus Application Protocol、Modbus应用协议)分 4个域，共 7个字节，如下图所示:

                                                                                  图 ： MODBUS TCP报文

        由于使用以太网 TCP/IP数据链路层的校验机制而保证了数据的完整性，MODBUS TCP 报文中不再带有数据校验”CHECKSUM”，原有报文中的“ADDRESS”也被“UNIT ID”替代而加在 MODBUS应用协议报文头中

1.3 Modbus TCP使用的通讯资源端口号
        在 Moodbus服务器中按缺省协议使用 Port 502 通信端口,在Modus客户器程序中设置任意通信端口，为避免与其他通讯协议的冲突一般建议 2000开始可以使用.

1.4 Modbus TCP使用的功能代码
按照使用的通途区分,共有 3种类型分别为：
1) 公共功能代码：已定义好功能码，保证其唯一性，由 Modbus.org认可；
2) 用户自定义功能代码有两组，分别为 65～72和 100～110，无需认可，但不保证代码使用唯一性,如变为公共代码，需交 RFC认可；
3) 保留功能代码，由某些公司使用某些传统设备代码，不可作为公共用途。
按照应用深浅，可分为 3个类别
1) 类别 0,客户机/服务器最小可用子集：读多个保持寄存器(fc.3)；写多个保持寄存器(fc.16)。
2) 类别 1，可实现基本互易操作常用代码：读线圈(fc.1)；读开关量输入(fc.2)；读输入寄存器(fc.4)；写线圈(fc.5)；写单一寄存器(fc.6)。
3) 类别 2，用于人机界面、监控系统例行操作和数据传送功能：强制多个线圈(fc.15)；读 通用寄存器(fc.20)；写通用寄存器(fc.21)；屏蔽写寄存器(fc.22)；读写寄存器(fc.23)

1.5 Modbus TCP通讯应用举例
        在读寄存器的过程中,以Modbus TCP请求报文为例,具体的数据传输过程如下:
1) Modbus TCP客户端实况，用 Connect()命令建立目标设备 TCP 502端口连接数据通信过程
2) 准备 Modbus报文，包括 7个字节 MBAP内请求；
3) 使用send()命令发送；
4) 同一连接等待应答；
5) 同 recv()读报文，完成一次数据交换过程
6) 当通信任务结束时，关闭 TCP连接，使服务器可以为其他服务