带你玩转modbusTCP通信

modbus TCP

Modbus TCP是一种基于TCP/IP协议的Modbus通信协议，它是Modbus协议的一种变体，用于在以太网上进行通信。Modbus TCP协议是一种开放的通信协议，它支持多种编程语言和操作系统，并且可以在不同的硬件和软件平台上进行通信。

Modbus TCP协议使用标准的TCP/IP协议栈，通过以太网进行通信。它支持多个设备同时访问同一个Modbus TCP服务器，从而实现了高效的数据传输。

Modbus TCP协议的数据格式与Modbus RTU协议类似，但是它使用了不同的传输方式。Modbus TCP协议使用了基于TCP的传输方式，因此它可以在局域网或广域网上进行通信，而不需要使用串行通信线路。

Modbus TCP协议可以用于控制和监控各种设备，包括工业自动化设备、机器人、传感器、PLC等。它被广泛应用于工业自动化领域，因为它具有高效、可靠、灵活和易于实现的特点。

modbus TCP通信协议

Modbus TCP协议的数据格式如下：

1. Modbus TCP帧格式

Modbus TCP帧格式如下：

| 事务标识符 | 协议标识符 | 长度 | 单元标识符 | 功能码 | 数据 |

其中，各字段含义如下：

• 事务标识符：用于标识请求和响应的对应关系。
• 协议标识符：固定为0x0000。
• 长度：指示后续数据的字节数。
• 单元标识符：用于标识Modbus设备。
• 功能码：指示请求操作的类型。
• 数据：请求或响应的数据。

几个主要的域说明：

Modbus TCP的事务标识符用于标识请求和响应的对应关系。它是一个16位的无符号整数，由客户端生成，并在请求和响应中保持不变。在请求中，客户端使用一个新的事务标识符，而在响应中，服务器使用相同的事务标识符，以便客户端可以将响应与请求进行匹配。事务标识符的范围是0到65535。

Modbus TCP的单元标识符用于标识Modbus设备。它是一个8位的无符号整数，通常设置为0xFF，表示广播地址。如果单元标识符不是广播地址，则请求将被发送到指定的设备，并且响应也将返回到该设备。如果单元标识符是广播地址，则请求将被发送到所有设备，并且响应只会返回到请求的客户端。在大多数情况下，单元标识符设置为0xFF。

2. Modbus TCP功能码

Modbus TCP支持的功能码如下：

功能码	描述
0x01	读线圈
0x02	读离散输入
0x03	读保持寄存器
0x04	读输入寄存器
0x05	写单个线圈
0x06	写单个保持寄存器
0x0F	写多个线圈
0x10	写多个保持寄存器

3. Modbus TCP数据格式

Modbus TCP数据格式如下：

• 读线圈、读离散输入、读保持寄存器、读输入寄存器：

字节数	描述
2	起始地址
2	寄存器数量

• 写单个线圈、写单个保持寄存器：

字节数	描述
2	寄存器地址
2	写入值

• 写多个线圈、写多个保持寄存器：

字节数	描述
2	起始地址
2	寄存器数量
1	字节数
n	写入值

其中，n为写入值的字节数。

modbus TCP实例

假设我们有一个Modbus TCP设备，其IP地址为192.168.1.100，端口号为502。我们可以使用一个Modbus TCP客户端来与该设备进行通信。

例如，我们想要读取该设备上寄存器地址为0的16位整数值，我们可以发送以下Modbus TCP请求：

请求报文：
00 01 00 00 00 06 FF 03 00 00 00 01

解释：
00 01 -> 事务标识符，随意指定
00 00 -> 协议标识符，Modbus TCP协议标识符为0x0000
00 06 -> 报文长度，表示后面的报文长度为6个字节
FF -> 单元标识符，广播地址
03 -> 功能码，读取保持寄存器的功能码为0x03
00 00 -> 起始地址，要读取的寄存器地址为0
00 01 -> 寄存器数量，要读取的寄存器数量为1

设备收到请求后，将返回以下响应：

响应报文：
00 01 00 00 00 03 FF 03 02

解释：
00 01 -> 事务标识符，与请求报文相同
00 00 -> 协议标识符，与请求报文相同
00 03 -> 报文长度，表示后面的报文长度为3个字节
FF -> 单元标识符，广播地址
03 -> 功能码，读取保持寄存器的功能码为0x03
02 -> 寄存器值，读取到的16位整数值为2

这就是一个简单的Modbus TCP实例，它演示了如何使用Modbus TCP协议读取一个设备的寄存器值。

为何需要单元标识符？

Modbus TCP是基于TCP/IP协议的应用层协议，它使用TCP协议的端口号来标识Modbus TCP通信。默认情况下，Modbus TCP使用502端口。

虽然Modbus TCP使用端口号来标识通信，但仍然需要使用单元标识符来标识通信的目标设备。这是因为Modbus协议最初是为串行通信设计的，其中每个设备都有一个唯一的地址，称为单元标识符。在Modbus TCP中，单元标识符通常设置为0xFF，表示通信的目标设备是广播地址，但也可以将其设置为特定的设备地址，以单独与该设备通信。

因此，单元标识符在Modbus TCP中仍然具有重要的作用，它可以帮助Modbus TCP客户端识别通信的目标设备，并将请求发送到正确的设备。同时，端口号可以帮助网络路由器将Modbus TCP通信路由到正确的设备。

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