MODBUS的應用分析

　由于各種各樣的原因，MODBUS是今天大家使用的工業(yè)協(xié)議當中最受歡迎的一種。它簡(jiǎn)單、便宜、通用性強并且使用方便。

　　MODBUS的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它實(shí)際上可以通過(guò)任何傳輸媒介進(jìn)行通訊，其中包括雙絞線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)通訊、光導纖維、以太網(wǎng)、電話(huà)調制解調器、移動(dòng)電話(huà)以及微波等。這樣就意味著(zhù)可以很容易的在一個(gè)新的或者是現有的工廠(chǎng)里面建立起MODBUS連接。事實(shí)上，一個(gè)正在MODBUS應用領(lǐng)域不斷成長(cháng)的應用就是在老舊的工廠(chǎng)里面利用現有的雙絞線(xiàn)連接提供MODBUS數字通訊。

　　在這份白皮書(shū)當中，我們將會(huì )對MODBUS的工作方式進(jìn)行研究，并且看一看在新老工廠(chǎng)里面使用MODBUS的一些巧妙方法。

　　圖1：一個(gè)由一臺“主站(一臺PLC或DCS)”以及最多247個(gè)“從站”設備構成的MODBUS RTU網(wǎng)絡(luò )。其網(wǎng)絡(luò )架構是多分支網(wǎng)絡(luò )連接。

　　表1：功能代碼

　　什么是MODBUS?

　　MODBUS是Modicon公司(即現在的Schneider Electric公司)于1979年開(kāi)發(fā)的一種通訊協(xié)議，其目的是采用一根雙絞線(xiàn)與許多設備進(jìn)行通訊。最初的方案使用RS232接口，但是MODBUS也適合于

　　RS485接口以便獲得更高的通訊速率、更長(cháng)的通訊距離以及實(shí)現真正的多分支網(wǎng)絡(luò )結構。MODBUS很快就成了一種自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域的事實(shí)上的標準，Modicon公司也把它向社會(huì )進(jìn)行了公開(kāi)發(fā)布，不收任何版稅。

　　今天，最大的MODBUS 用戶(hù)和供應商組織MODBUS_IDA(www.MODBUS.org)仍然在繼續為全世界的MODBUS協(xié)議提供支持。

　　MODBUS是一種“主-從”結構的系統，在這里“主設備”與一個(gè)或是多個(gè)“從設備”進(jìn)行通訊。比較典型的主設備一般是PLC(可編程邏輯控制器)、PC、DCS(分散控制系統)或者RTU(遠程終端單元)。MODBUS-RTU的從設備一般是現場(chǎng)儀表設備，所有這些現場(chǎng)儀表設備都以多分支網(wǎng)絡(luò )的方式連接到系統當中，參見(jiàn)圖1。當一個(gè)MODBUS-RTU主設備想要從一臺從設備得到數據的時(shí)候，這個(gè)主設備會(huì )發(fā)送一條包含該設備地址、所需要數據以及一個(gè)用于檢測錯誤的求和校驗碼的信息。網(wǎng)絡(luò )上的所有其它設備都可以看到這一條信息，但是只有地址被指定的設備才會(huì )作出反應。

　　MODBUS網(wǎng)絡(luò )上的從設備不能夠發(fā)起通訊聯(lián)絡(luò )，它們只能作出反應。換句話(huà)說(shuō)，它們只能在別人對它說(shuō)話(huà)的時(shí)候說(shuō)話(huà)。有一些制造商正在開(kāi)發(fā)“混合”型的MODBUS設備，它們平常的運行模式和MODBUS從設備相似，但是卻具備“寫(xiě)”的能力，因此有時(shí)候這些設備會(huì )作為“偽主設備”運行。

　　目前大家使用的三種最常見(jiàn)的MODBUS版本是：

　　■ MODBUS ASC II

　　■ MODBUS RTU

　　■ MODBUS/TCP

　　所有的MODBUS信息都以相同的格式進(jìn)行傳送。在這三種不同類(lèi)型的MODBUS版本之間的唯一差別就是：信息是怎樣進(jìn)行編碼的。

　　在MODBUS RTU協(xié)議里面，數據以二進(jìn)制進(jìn)行編碼，而且每一個(gè)字節的數據只需要一個(gè)字節的通訊量。對于通訊速度在1200到115K波特率的RS232或者多分支網(wǎng)絡(luò )的RS485網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，MODBUS RTU是一種理想的通訊協(xié)議。MODBUS RTU最為常見(jiàn)的通訊速率為9600和19200波特率。MODBUS RTU是得到最為廣泛應用的工業(yè)化協(xié)議，因此這份白皮書(shū)的主要部分將會(huì )集中討論MODBUS RTU的基本概念和應用。

　　MODBUS RTU基礎

　　為了與一臺從設備進(jìn)行通訊，主設備將會(huì )發(fā)送一個(gè)包含如下內容的訊息：

　　■ 設備地址

　　■ 功能代碼

　　■ 數據