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一、介绍
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定义
- 工业通信协议：Modbus 是一种 串行通信协议，用于工业设备间的主从式数据交换（如 PLC、传感器、仪表等）。
- 开放标准：由 Modicon 公司（现施耐德电气）于 1979 年发布，协议公开免费，成为工业自动化领域的事实标准。
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核心特性
- 简单轻量：基于二进制/ASCII 编码，协议头仅 7 字节，适用于低带宽场景（如 RS-485 总线）。
- 主从架构：单一主设备（Master）控制多个从设备（Slave），通过轮询机制获取数据。
二、协议变种与适用场景
| 类型 | 传输介质 | 典型场景 | 特点 |
|---|---|---|---|
| Modbus RTU | RS-232/RS-485 | 工厂设备本地通信（如 PLC） | 二进制编码，高传输效率 |
| Modbus ASCII | 串口 | 调试或低速环境 | 可读性高（ASCII字符），效率低 |
| Modbus TCP | 以太网/IP | 远程监控、工业物联网 | 基于 TCP/IP，支持跨网络通信 |
- 扩展协议：Modbus Plus（高速专网）、Modbus over UDP（低延迟场景）等。
三、系统架构与通信流程
1. Modbus 主从基础架构图
2. 通信时序图（RTU模式）
帧结构示例：
| 字段 | RTU/ASCII | TCP |
|---|---|---|
| 地址 | 1字节（1-247） | 已包含在IP中 |
| 功能码 | 1字节（01-04等） | 同RTU |
| 数据 | 可变长度 | 同RTU |
| 校验 | CRC/LRC | MBAP头（无校验） |
Modbus TCP 与 RTU 区别
- 报文封装：TCP 在 RTU 帧前添加 MBAP头（含事务ID、长度字段），无CRC校验（依赖TCP可靠性）。
- 示例 TCP 帧：
00 01 00 00 00 06 01 03 00 00 00 02
3. 功能码交互流程
常用功能码