modbus網(wǎng)關(guān)及通訊模塊的特點應(yīng)用全面解析

Modbus網(wǎng)關(guān)也稱為以太網(wǎng)通訊網(wǎng)關(guān)?？蓪崿F(xiàn)Modbus RTU/ASCII與Modbus TCP之間的轉(zhuǎn)換。Modbus 協(xié)議可以分為兩種，一種是基于 RS485 的 Modbus RTU（或 ASCII），另一種是基于以太網(wǎng)的 Modbus TCP。

Modbus網(wǎng)關(guān)是一個轉(zhuǎn)換器，可以將Modbus RTU的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Modbus TCP的數(shù)據(jù)。由于RS485總線接口的限制。

Modbus TCP與RTU相比具有以下優(yōu)點：

1. 標準、開放，用戶無需支付許可費或侵犯知識產(chǎn)權(quán)即可使用Modbus協(xié)議。目前支持Modbus的廠家有400多家，支持Modbus的產(chǎn)品超過600種。
2、Modbus可以支持多種電接口，如RS232、RS485等，可以在各種介質(zhì)上傳輸，如雙絞線、光纖、無線等。
3、Modbus的幀格式簡單，簡潔易懂，便于用戶使用，便于廠商開發(fā)。

Modbus 和 TCP 協(xié)議雖然不同，但也有密切的聯(lián)系。兩種協(xié)議的結(jié)合是基于Modbus/TCP/IP協(xié)議的遠程網(wǎng)絡(luò)通訊，提示了Modbus在等效應(yīng)用中的使用。

4.可以采用現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省RS485的布線成本。

5.可以支持多臺主機同時訪問Modbus儀表.

Modbus網(wǎng)關(guān)的功能：
Modbus網(wǎng)關(guān)是工業(yè)自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集線器通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備。它與智能儀表連接，將下級儀表的數(shù)據(jù)采集到Modbus網(wǎng)關(guān)，連接上級計算機網(wǎng)絡(luò)，并按照Modbus TCP協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)計算機通訊。
Modbus 網(wǎng)關(guān)有兩種類型：存儲型和普通型。與普通的Modbus相比，存儲型Modbus可以存儲網(wǎng)關(guān)讀取的寄存器內(nèi)容。這樣可以大大提高Modbus TCP查詢的速度，在支持多主機訪問時性能更優(yōu)越。

Modbus協(xié)議主要用于電氣自動化和過程控制，采用RS232和RS485接口。Modbus協(xié)議的缺點是距離短，傳輸速度慢，因此限制了很多應(yīng)用。TCP/IP協(xié)議主要用于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，TCP/IP的優(yōu)點是傳輸距離遠、傳輸速度快，TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用范圍更廣。

網(wǎng)關(guān)的作用

modbus網(wǎng)關(guān)支持主流工業(yè)plc設(shè)備協(xié)議，遠程獲取plc運行數(shù)據(jù)，不僅可以實現(xiàn)plc遠程監(jiān)控、plc遠程調(diào)試、plc遠程維護、plc遠程升級、plc遠程診斷、以及建設(shè)大規(guī)模遠程管理設(shè)備的信息化網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)預(yù)警的一種工業(yè)設(shè)備，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中智能傳輸終端設(shè)備的一種。同時可以為設(shè)備制造商與終端客戶提供完整的設(shè)備遠程維護管理解決方案。

1、Modbus協(xié)議

Modbus 協(xié)議是一種用于電氣自動化電子控制器的通用語言。該協(xié)議允許控制器以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相互通信，并成為行業(yè)標準協(xié)議。Modbus協(xié)議具有良好的交互性和開放的標準，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

Modbus有兩種通訊方式：ASCII和RTU，Modbus-RTU（Modbus遠程終端單元）和Modbus-ASCII（美國信息交換標準碼）。雖然有兩種通訊方式，但使用時只能選擇一種通訊方式，不支持混用。

2. TCP/IP 協(xié)議

TCP/IP協(xié)議是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的簡稱，是物理網(wǎng)絡(luò)上的一套完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。TCP的作用是提供傳輸層服務(wù)，IP的作用是提供網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)。TCP/IP協(xié)議的核心部分是傳輸層協(xié)議（TCP/UDP）、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（IP）和物理接口層。

1、在Modbus網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸

　 標準的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)。

　 控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機和可編程儀表。典型的從設(shè)備：可編程控制器。

　 主設(shè)備可單獨和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯誤檢測域。

　 從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認要行動的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生一錯誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一錯誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。

2、在其它類型網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸

　 在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。提供的多個內(nèi)部通道可允許同時發(fā)生的傳輸進程。

　 在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對等”。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。同樣，當(dāng)控制器接收到一消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。

3、查詢—回應(yīng)周期

（1）查詢

　 查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯誤檢測域為從設(shè)備提供了一種驗證消息內(nèi)容是否正確的方法。

（2）回應(yīng)

　 如果從設(shè)備產(chǎn)生一正常的回應(yīng)，在回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應(yīng)。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：象寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯誤的，同時數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設(shè)備確認消息內(nèi)容是否可用。