工业以太网与Modbus TCP

    第四层：传输层，实现可靠性连接、传输、查错、重发、端口服务、传输调度；

    第五层：应用层，Modbus协议报文。

2. Modbus TCP数据帧

　　在TCP/IP以太网上传输，支持Ethernet II和802.3两种帧格式。图6所示，Modbus TCP数据帧包含报文头、功能代码和数据3部分。

    MBAP报文头(MBAP、Modbus Application Protocol、Modbus应用协议)分4个域，共7个字节，如表3所示。

3. Modbus功能代码

　　共有3种类型分别为：

    (1)公共功能代码(如表4所示)：已定义好的功能码，保证其唯一性，由Modbus.org认可；

    (2)用户自定义功能代码有两组，分别为65～72和100～110，无需认可，但不保证代码使用的  唯一性。如变为公共代码，需交RFC认可；(3)保留的功能代码，由某些公司使用在某些传统设备的代码，不可作为公共用途。

　　功能代码划分：按应用深浅，可分为3个类别。

1. 类别0，对于客户机/服务器最小的可用子集：读多个保持寄存器(fc.3)；写多个保持寄存器(fc.16)。

2. 类别1，可实现基本互易操作的常用代码：读线圈(fc.1)；读开关量输入(fc.2)；读输入寄存器(fc.4)；写线圈(fc.5)；写单一寄存器(fc.6)。

3. 类别2，用于人机界面、监控系统的例行操作和数据传送功能：强制多个线圈(fc.15)；读通用寄存器(fc.20)；写通用寄存器(fc.21)；屏蔽写寄存器(fc.22)；读写寄存器(fc.23)。

4. Modbus应用举例

读寄存器(见表5)。

Modbus TCP请求报文举例(见表6)。

Modbus TCP客户端的实况。

用Connect()命令建立目标设备TCP 502端口的连接数据通信的过程：

准备Modbus报文，包括7个字节的MBAP在内的请求；

使用send()命令发送；

在同一连接等待应答；

同recv()读报文，完成一次数据交换过程。
当通信任务结束时，关闭TCP连接，使服务器可以为其他服务。

Modbus TCP的样板程序

用户可通过网站www.transparent-factory.com下载到：

JAVA的应用程序；

基于Unix系统下，C的应用程序；

基于Win32系统下，C的应用程序。

Modbus TCP协议

协议文本的英文版可从www. Modbus.org下载，如需协议文本的中文版，可向施耐德电气(中国)投资有限公司各地区办事处索要。

五　使用TCP/IP Modbus的原因

1. TCP/IP已成为信息行业的事实标准：世界上93%的网络都使用TCP/IP，只要在应用层使用Modbus TCP，就可实现工业以太网数据交换；

2. 易于与各种系统互连：可用于管理网、实时监控网及现场设备通信；

3. 网络实施价格低廉：可全部使用通用网络部件；

4. 用户强烈要求：目前中国已把Modbus TCP作为工业网络标准之一，用户可免费获得协议及样板程序，可在Unix、Linux、Windows下运行，不需要专门驱动程序。在国外，Modbus TCP被国际半导体业SEMI定为网络标准，国际水处理、电力系统也把它作为应用的事实标准，还有越来越多行业作为标准来用；

5. 高速的数据：用户最关心的是所使用网络的传输能力，100M以太网的传输结果为：每秒4000个Modbus TCP报文，而每个报文可传输125个字(16bit)，故相当于4000×125=500000个模拟量数据(8000000开关量！)；

6. 厂家能提供完整解决方案：工业以太网的接线元件，包括工业集成器、工业交换机、工业收发器、工业连接电缆。工业以太网服务器，包括远程、分布式I/O扫描功能，设备地址IP的设置功能，故障设备在线更换。功能，分组的信息发布与订阅功能，网络动态监视功能，还有支持瘦客户机的Web服务。其他工控设备的支持：如工业用人机界面、变频器、软起动器、电动机控制中心、以太网I/O、各种现场总线的网桥、甚至带TCP/IPModbus的传感器，都为用户使用提供了方便。

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