modbus是美國的modicon公司開發(fā)的一種報文傳輸協(xié)議，1979年該公司成為施耐德公司的一部分。modbus協(xié)議在工業(yè)控制中得到了廣泛的應用，它已經成為一種通用的工業(yè)標準，該協(xié)議支持rs-232、rs-422、rs-485和以太網設備。不同廠商生產的控制設備通過modbus協(xié)議可以連成通信網絡，進行集中監(jiān)控。許多工控產品，例如plc、變頻器、人機界面、dcs和自動化儀表等，都在廣泛地使用modbus協(xié)議。
根據傳輸網絡類型的不同分為串行鏈路上的modbus和基于tcp/ip協(xié)議的modbus。
modbus串行鏈路協(xié)議是一個主-從協(xié)議，采用請求-響應方式，主站發(fā)出帶有從站地址的請求報文，具有該地址的從站接收到后發(fā)出響應報文進行應答。
modbus協(xié)議位于osi模型的第二層。串行總線中只有一個主站，可以有1～247個從站。modbus通信只能由主站發(fā)起，從站在沒有收到來自主站的請求時，不會發(fā)送數據，從站之間也不會互相通信。
2．modbus的報文傳輸模式
串行鏈路上的modbus協(xié)議有ascii和rtu（遠程終端單元）這兩種報文傳輸模式，同一modbus網絡上所有的站都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數。
（1）ascii模式
當控制器設為在modbus網絡上以ascii（美國標準信息交換代碼）模式通信時，報文幀中的每個8位字節(jié)都轉換為兩個ascii字符發(fā)送。下面是ascii模式的報文格式：
：地址 功能碼 數據字節(jié)數 數據1……數據n lrc高字節(jié) lrc低字節(jié) 回車 換行
報文中的每個ascii字符都由十六進制字符組成，傳輸的每個字符包含一個起始位、7個數據位、一個奇偶校驗位和一個停止位；如果沒有校驗位，則有兩個停止位。modbus協(xié)議需要對數據進行校驗，串行協(xié)議中除了奇偶校驗外，ascii模式采用縱向冗余校驗(lrc)，計算lrc時不包括開始的冒號符、lrc本身和回車換行符。
（2）rtu模式
modbus網絡上的rtu模式的報文以字節(jié)為單位進行傳輸，一個字節(jié)由兩個十六進制數組成。在同樣的波特率下，傳輸效率比ascii模式的高。
傳輸的每個字節(jié)包含一個起始位，8個數據位（先發(fā)送最低的有效位），奇偶校驗位、停止位與ascii模式的相同，報文最長為256字節(jié)。
modbus的rtu模式報文的最后兩個字節(jié)是循環(huán)冗余校驗碼（crc）。其校驗方式是將整個報文的所有字節(jié)（不包括最后兩個字節(jié)）按規(guī)定的方式進行位移并進行xor（異或）計算。接收方在收到該字符串時按同樣的方式進行計算，并將結果與收到的循環(huán)冗余校驗碼進行比較，如果一致則認為通信正確，如果不一致，則認為通信有誤，從站將發(fā)送crc錯誤應答。modbus中rtu采用crc-16的冗余校驗方式。
下圖是modbus rtu通信幀的基本結構，從站地址為0～247，它和功能碼均占一個字節(jié)，命令幀中plc地址區(qū)的起始地址和crc各占一個字，數據以字或字節(jié)為單位（與功能碼有關），以字為單位時高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。但是crc的低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。
地址 功能碼 數據1……數據n crc高字節(jié) crc低字節(jié)
modbus包括多種功能，每一功能都有相應的功能代碼。最基本的功能主要包括ai/ao、di/do數據的傳送。
modbus除了定義通信功能碼外，同時還定義了出錯碼，這有助于通信主站發(fā)現通信的錯誤內容和原因，并采取相應措施，從而保證了通信的可靠進行。
modbus定義的出錯信息為：指定的地址錯誤、指定的數據量出錯、從站自身的錯誤、無法應答請求或執(zhí)行要求指令、從站無暇處理主站發(fā)送的通信請求指令等。錯誤信息對應錯誤代碼。主站在接收到錯誤碼后，根據錯誤的原因采取相應措施。例如改變數據地址、加大發(fā)送間隔和重發(fā)等。
