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。它簡單、便宜、通用性強并且使用方便。

　　MODBUS的另一個優(yōu)點是它實際上可以通過任何傳輸媒介進行通訊，其中包括雙絞線、無線通訊、光導纖維、以太網(wǎng)、電話調制解調器、移動電話以及微波等。這樣就意味著可以很容易的在一個新的或者是現(xiàn)有的工廠里面建立起MODBUS連接。事實上，一個正在MODBUS應用領域不斷成長的應用就是在老舊的工廠里面利用現(xiàn)有的雙絞線連接提供MODBUS數(shù)字通訊。

　　在這份白皮書當中，我們將會對MODBUS的工作方式進行研究，并且看一看在新老工廠里面使用MODBUS的一些巧妙方法。

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

　　表1：功能代碼

　　什么是MODBUS?

　　MODBUS是Modicon公司(即現(xiàn)在的Schneider Electric公司)于1979年開發(fā)的一種通訊協(xié)議，其目的是采用一根雙絞線與許多設備進行通訊。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、更長的通訊距離以及實現(xiàn)真正的多分支網(wǎng)絡結構。MODBUS很快就成了一種自動化工業(yè)領域的事實上的標準，Modicon公司也把它向社會進行了公開發(fā)布，不收任何版稅。

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

　　MODBUS是一種“主-從”結構的系統(tǒng)，在這里“主設備”與一個或是多個“從設備”進行通訊。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(tǒng))或者RTU(遠程終端單元)。MODBUS-RTU的從設備一般是現(xiàn)場儀表設備，所有這些現(xiàn)場儀表設備都以多分支網(wǎng)絡的方式連接到系統(tǒng)當中，參見圖1。當一個MODBUS-RTU主設備想要從一臺從設備得到數(shù)據(jù)的時候，這個主設備會發(fā)送一條包含該設備地址、所需要數(shù)據(jù)以及一個用于檢測錯誤的求和校驗碼的信息。網(wǎng)絡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作出反應。

　　MODBUS網(wǎng)絡上的從設備不能夠發(fā)起通訊聯(lián)絡，它們只能作出反應。換句話說，它們只能在別人對它說話的時候說話。有一些制造商正在開發(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”的能力，因此有時候這些設備會作為“偽主設備”運行。

　　目前大家使用的三種最常見的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行傳送。在這三種不同類型的MODBUS版本之間的唯一差別就是：信息是怎樣進行編碼的。

　　在MODBUS RTU協(xié)議里面，數(shù)據(jù)以二進制進行編碼，而且每一個字節(jié)的數(shù)據(jù)只需要一個字節(jié)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)絡的RS485網(wǎng)絡來說，MODBUS RTU是一種理想的通訊協(xié)議。MODBUS RTU最為常見的通訊速率為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，因此這份白皮書的主要部分將會集中討論MODBUS RTU的基本概念和應用。

　　MODBUS RTU基礎

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

　　■ 設備地址

　　■ 功能代碼

　　■ 數(shù)據(jù)