Modbus协议简介

Modbus 通讯协议是一种简单高效的“问答式”协议。其强大之处在于标准化和通用性，无论设备来自哪个厂家，只要支持Modbus通讯协议，就可以方便地集成到统一系统中。Modbus TCP的出现又使它完美融入了现代工业以太网。因此,作为工业自动化领域的“老将”，它虽然诞生于 40 多年前，但至今仍是连接工业设备时最广泛使用的通信标准。 

以下我们从起源、架构、类型和特点四个维度详细拆解：

1. 它的诞生与地位

*   起源： 1979 年，由 Modicon 公司（现为施耐德电气的一部分）开发，最初是为了让可编程逻辑控制器（PLC）之间能够互相通信。

*   地位： 它是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。经过几十年的发展，它已成为工业自动化的业界标准，也是中国国家标准（GB/T19582-2008）。

*   现状： 尽管技术不断更新，但由于其极简和稳定的特点，它在 SCADA（数据采集与监视控制系统）和物联网（IoT）中依然扮演着“底层粘合剂”的角色。

2. 核心通信架构：主从模式

Modbus 采用的是主-从（Master-Slave）架构。这意味着网络中必须有一个“老大”（主站）来发号施令，其他设备（从站）只能听令行事。

*   主站： 只能有一个，负责主动发起查询或指令。

*   从站： 可以有多个（理论上最多 247 个）。它们只能被动响应主站的请求，不能主动“说话”。

*   典型场景： 工控机（主站）询问传感器（从站）的数据，或者 HMI（触摸屏）控制变频器（从站）的启停。 

3. 主要的协议类型

随着技术的发展，Modbus 衍生出了适应不同应用场景的版本。最常见的是以下三种：         

l Modbus RTU   传输方式：RS-485 / RS-232  特点： 二进制编码，数据紧凑，传输效率高，抗干扰好。  适用场景： 工业现场设备连接，最常用。

l Modbus ASCII   传输方式：RS-232 / RS-485   特点：使用 ASCII 字符编码，人类可读（如 :0103...），便于调试，但效率较低。   适用场景“需要人工读取日志或调试的场景。

l Modbus TCP   传输方式：以太网 (Ethernet)   特点：基于 TCP/IP 协议栈，通过网线传输。数据格式与 RTU 类似，但增加了报文头。   适用场景：工业以太网，连接上位机与远程终端。

4. 为什么 Modbus 能经久不衰？

虽然现在有很多新协议，但 Modbus 依然不可替代，主要得益于以下几点：

*   简单开放（免费）： 协议公开，无版权要求，没有授权费，任何厂商都可以免费使用。

*   易于部署： 协议结构简单，开发者容易上手，硬件实现成本低（甚至在低端的 8 位单片机上也能轻松运行）。

*   兼容性强： 它不依赖特定的硬件，支持多种物理接口（串口、网线、光纤等），能很好地连接新旧设备。

*   稳定可靠： 在工业现场复杂的电磁环境中，它依然能保持稳定的数据传输。

  总结一下： Modbus 就是工业界的“普通话”。虽然它没有华丽的功能，但它简单、免费且极其可靠，是连接传感器、PLC 和计算机的基石。如果你在工控领域工作，掌握 Modbus 是必不可少的技能。