干貨丨ModBus RTU 通信協(xié)議與 ModBus TCP 通信協(xié)議詳解
一、兩個(gè)密切相關(guān)的modbus協(xié)議：RTU與TCP
ModBus RTU和ModBus TCP作為ModBus協(xié)議的兩個(gè)主要變體，傳統(tǒng)上，ModBus RTU（需要將信息傳送回ModBus主站或SCADA HMI的RTU）被許多不同類型的設(shè)備使用。ModBus RTU協(xié)議通常通過(guò)RS485串行發(fā)送。這種菊花鏈通信通道允許多個(gè)設(shè)備在主從配置中向單個(gè)HMI端口報(bào)告。每個(gè)從設(shè)備都能夠通過(guò)向主設(shè)備發(fā)送流量來(lái)說(shuō)話。這使得ModBus網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持相當(dāng)簡(jiǎn)單。
ModBus TCP協(xié)議之所以得名，是因?yàn)樗c早期的ModBus通信協(xié)議不同，它使用TCP/IP來(lái)讀取/寫入寄存器值。
二、所有ModBus協(xié)議的基本結(jié)構(gòu)
無(wú)論變體如何，所有標(biāo)準(zhǔn)ModBus通信都遵循相同的消息傳遞結(jié)構(gòu)。一切都圍繞著將值存儲(chǔ)在寄存器中然后讀取它們。這里有幾種數(shù)據(jù)類型在起作用。
例如，離散輸入可以存儲(chǔ)為單個(gè)位。更廣泛地說(shuō)，輸入寄存器存儲(chǔ)基于ModBus 的設(shè)備收集的值。將多個(gè)分立器件存儲(chǔ)為單個(gè)位，而模擬值甚至 ASCII 字符可能存儲(chǔ)在 8 位寄存器中（最低有效位為 0 位，最高有效位為 64 位）。
不同類型的寄存器按用于輪詢它們的功能代碼進(jìn)行分類。功能代碼字段中的“1”用于“讀取線圈”（檢查控制繼電器的狀態(tài)）。“2”表示“讀取離散輸入”（檢查離散輸入的狀態(tài)）。“3”是“讀保持寄存器”（從多用途讀/寫寄存器收集數(shù)據(jù)）。ModBus 規(guī)范中還有更多。寄存器由其“起始地址”請(qǐng)求，起始地址是一個(gè) 16 位值，用于唯一標(biāo)識(shí)設(shè)備中的每個(gè)寄存器。對(duì)RTU或其他設(shè)備的主控請(qǐng)求將始終引用要報(bào)告的所需寄存器。
三、ModBus RTU通信協(xié)議和ModBus TCP通信協(xié)議的主要區(qū)別
主要區(qū)別在于ModBus RTU使用菊花鏈網(wǎng)絡(luò)，因此你可以通過(guò)兩條線連接整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)為每個(gè)節(jié)點(diǎn)提供唯一的地址來(lái)與每個(gè)設(shè)備進(jìn)行通信。ModBus TCP使用星形網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一條稱為Cat5或Cat6的單獨(dú)電纜。它們可以使用路由器連接。它們還帶有網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)唯一的個(gè)人地址。地址可以是1到255，這意味著理論上，你可以在同一網(wǎng)絡(luò)上擁有254臺(tái)設(shè)備。你也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用ModBus TCP。
2023年的趨勢(shì)是，更多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用ModBus RTU，但ModBus TCP通信協(xié)議正在迎頭趕上。壓力變送器、流量計(jì)和氣體分析儀使用ModBus RTU。PLC、DCS和控制室設(shè)備使用ModBus TCP。一些通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與Web服務(wù)器通信的設(shè)備正在使用ModBus TCP。輸入和輸出模擬和數(shù)字模塊可在ModBus RTU和ModBus TCP上使用。
四、ModBus通信協(xié)議能作為一種低成本的解決方案嗎？
對(duì)于ModBus RTU協(xié)議和ModBus TCP協(xié)議，答案都是肯定的。ModBus RTU協(xié)議應(yīng)用需要讀取4-20mA或0-10 V輸入，并在PC或PLC設(shè)備中顯示。而使用ModBus TCP協(xié)議，只需要一個(gè)模擬ModBus TCP卡，并使用交叉電纜或通過(guò)路由器直接將其連接到帶有Cat5或Cat6電纜的PC，就可以非?？焖俚刈x取ModBus寄存器。
無(wú)論是使用ModBus RTU通信協(xié)議還是ModBus TCP通信協(xié)議，都會(huì)發(fā)現(xiàn)它是適合您應(yīng)用程序的簡(jiǎn)單且低成本的解決方案。根據(jù)系統(tǒng)的大小和復(fù)雜性，可以選擇一種更適合用戶需求的協(xié)議，但這兩種協(xié)議都為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用提供了出色的解決方案。
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