一、介紹

Modbus由MODICON公司于1979年開發，是一種工業現場總線協議標準。后被施耐德收購，1996年施耐德公司推出基于以太網TCP/IP的Modbus協議：ModbusTCP。一經面世因其簡單開放的通信方式逐漸成為工業系統中流行的標準，是全球第一個真正用于工業現場的總線協議，廣泛應用于工業控制和自動化領域。

二、特點

①協議標準開放、公開發布且無版稅要求，可以免費使用，不需要繳納許可證費；

②Modbus使用RS232，RS485，網口等接口，采用主從站（master/slave）方式通信。也就是請求/應答的意思，主站發出請求，從站響應回答，并且從站不會主動發送通信主站，從站之間也不會有通訊，從站的地址范圍為 0 - 247，其中0為廣播地址，從站的實際地址范圍為1 - 247。這樣成本低，而且布線也簡單方便，易于部署和維護，滿足基本工業設備需求。

③Modbus是應用層協議，位于OSI模型第七層。其協議格式簡單、通俗易懂，便于開發和集成，方便形成工業控制網絡。

1. 種類

Modbus協議包括ASCII、RTU、TCP三種報文類型。有何區別呢？

簡單來說，Modbus協議使用串口傳輸時可以選擇RTU或ASCII模式，ASCII 模式采用LRC校驗，RTU模式采用16 位CRC校驗。通過以太網傳輸時使用TCP，這種模式不使用校驗，因為TCP協議是一個面向連接的可靠協議。對于所有的這三種通信協議在數據模型和功能調用上都是相同的，只有封裝方式是不同的。

另外，在實際的應用過程中，為了解決某一個特殊問題，工業廠商喜歡修改MODBUS規約來滿足實際需求。但這并不影響網關使用，鋇錸技術網關可以根據廠商自己的modbus協議來定制產品，在相關網關產品說明書內都有注明協議使用方法。

四、MODBUS協議格式

數據包主要是由四個模塊組成，從機地址，功能碼，數據，校驗。

從機地址：（占用1字節）Modbus總線上有很多的從機，用不同地址來標識，如若是主機發出，則可以發送到相應的采集，如果是從機應答，主機也可以清楚識別判斷信息來自哪個從機。

功能碼：（占用1字節）功能碼類型大致就是讀和寫功能，根據需要，填寫不同功能碼即可。常見的八種功能碼：

數據：（根據功能碼占用多個字節）功能碼不同，數據便不同。

校驗：（占用2個字節）為了保持數據的穩定性，Modbus協議使用可靠的CRC校驗。

在這需要注意，數據包正確無誤地發送到相應的從機時，從機執行相應操作，并發送反饋數據給主機，如果發送從機地址或功能碼是錯誤的，從機不會有任何響應，其他錯誤即會發送相應錯誤碼。

弄清楚了MODBUS協議規范，數據上傳也就簡單多了，并且鋇錸技術的Modbus采集網關都有寄存器地址數據處理功能，從modbus寄存器中提取所需數據，轉換成MQTT數據上云。

至此，要使用 Modbus 實現遠程數據采集和控制，可以按照以下步驟進行：

A.確定通信協議：感知設備使用的是Modbus RTU還是TCP協議，也就是使用串口還是網口。

B.確定數據采集和控制類型：一般的采集類型有工廠信息管理數據、生產設備數據等等，以及是該類型是16bit、32bit還是按位讀寫方式，然后選用相應的寄存器地址。

C.配置 Modbus 主站：將采集網關（ Modbus 主站）連接到感知設備，配置網關的通信協議和參數。

D.配置感知設備：配置感知設備的 Modbus 通信協議和通信參數

E.讀取和寫入數據：通過網關（主站）向感知設備發送讀取和寫入數據的命令，根據需要進行數據查看狀態或控制操作。

這里補充幾點，首先采集數據上云，則是網關作為Modbus主站，將Modbus從站數據采集上來之后轉換成MQTT協議對接華為云、亞馬遜云、阿里云、ThingsBoard、Sparkplug B、鋇錸云平臺。其次，網關絕大多數支持數據TSL/SSL、X .509證書、密鑰加密、OpenVPN、APN專用網絡、離線緩存等安全功能，大大提高Modbus設備到云端通信的安全性，防止數據泄露或通信故障等問題。

最后，網關多種多樣，在實際應用中，要根據具體的數據采集和控制需求，選擇合適的 Modbus 網關設備，以實現遠程數據采集和控制。

審核編輯 黃宇