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Modbus TCP通信概述
MODBUS/TCP是簡單的、中立廠商的用于管理和控制自動化設(shè)備的MODBUS系列通訊協(xié)議的派生產(chǎn)品，顯而易見，它覆蓋了使用TCP/IP協(xié)議的“Intranet”和“Internet”環(huán)境中MODBUS報文的用途。協(xié)議的最通用用途是為諸如PLC’s，I/O模塊，以及連接其它簡單域總線或I/O模塊的網(wǎng)關(guān)服務(wù)的。
MODBUS/TCP 使MODBUS_RTU協(xié)議運行于以太網(wǎng)，MODBUS TCP使用TCP/IP和以太網(wǎng)在站點間傳送MODBUS報文，MODBUS TCP結(jié)合了以太網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)標準TCP/IP以及以MODBUS作為應(yīng)用協(xié)議標準的數(shù)據(jù)表示方法。MODBUS TCP通信報文被封裝于以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)包中。與傳統(tǒng)的串口方式，MODBUS TCP插入一個標準的MODBUS報文到TCP報文中，不再帶有數(shù)據(jù)校驗和地址。
1. 通訊所使用的以太網(wǎng)參考模型
Modbus TCP傳輸過程中使用了TCP/IP以太網(wǎng)參考模型的5層：
第一層：物理層，提供設(shè)備物理接口，與市售介質(zhì)/網(wǎng)絡(luò)適配器相兼容
第二層：數(shù)據(jù)鏈路層，格式化信號到源/目硬件址數(shù)據(jù)幀
第三層：網(wǎng)絡(luò)層，實現(xiàn)帶有32位IP址IP報文包
第四層：傳輸層，實現(xiàn)可靠性連接、傳輸、查錯、重發(fā)、端口服務(wù)、傳輸調(diào)度
第五層：應(yīng)用層，Modbus協(xié)議報文
2. Modbus TCP數(shù)據(jù)幀
Modbus數(shù)據(jù)在TCP/IP以太網(wǎng)上傳輸，支持Ethernet II和802.3兩種幀格式，Modbus TCP數(shù)據(jù)幀包含報文頭、功能代碼和數(shù)據(jù)3部分，MBAP報文頭(MBAP、Modbus Application Protocol、Modbus應(yīng)用協(xié)議)分4個域，共7個字節(jié)，如圖1所示：
圖1： MODBUS TCP報文
由于使用以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)鏈路層的校驗機制而保證了數(shù)據(jù)的完整性，MODBUS TCP 報文中不再帶有數(shù)據(jù)校驗”CHECKSUM”，原有報文中的“ADDRESS”也被“UNIT ID”替代而加在MODBUS應(yīng)用協(xié)議報文頭中。
3. Modbus TCP使用的通訊資源端口號
在Modbus服務(wù)器中按缺省協(xié)議使用Port 502 通信端口，在Modbus客戶器程序中設(shè)置任意通信端口，為避免與其他通訊協(xié)議的沖突一般建議2000開始可以使用。
4. Modbus TCP使用的功能代碼
按照使用的通途區(qū)分，共有3種類型分別為：
1) 公共功能代碼：已定義好功能碼，保證其唯一性，由Modbus.org認可；
2) 用戶自定義功能代碼有兩組，分別為65～72和100～110，無需認可，但不保證代碼使用唯一性,如變?yōu)楣泊a，需交RFC認可；
3) 保留功能代碼，由某些公司使用某些傳統(tǒng)設(shè)備代碼，不可作為公共用途。
按照應(yīng)用深淺，可分為3個類別：
1) 類別0，客戶機/服務(wù)器最小可用子集：讀多個保持寄存器(fc.3)；寫多個保持寄存器(fc.16)。
2) 類別1，可實現(xiàn)基本互易操作常用代碼：讀線圈(fc.1)；讀開關(guān)量輸入(fc.2)；讀輸入寄存器(fc.4)；寫線圈(fc.5)；寫單一寄存器(fc.6)。
3) 類別2，用于人機界面、監(jiān)控系統(tǒng)例行操作和數(shù)據(jù)傳送功能：強制多個線圈(fc.15)；讀通用寄存器(fc.20)；寫通用寄存器(fc.21)；屏蔽寫寄存器(fc.22)；讀寫寄存器(fc.23)。
5. Modbus TCP通訊應(yīng)用舉例
在讀寄存器的過程中，以Modbus TCP請求報文為例,具體的數(shù)據(jù)傳輸過程如下：
1) Modbus TCP客戶端實況，用Connect()命令建立目標設(shè)備TCP 502端口連接數(shù)據(jù)通信過程；
2) 準備Modbus報文，包括7個字節(jié)MBAP內(nèi)請求；
3) 使用send()命令發(fā)送；
4) 同一連接等待應(yīng)答；
5) 同recv()讀報文，完成一次數(shù)據(jù)交換過程；
6) 當通信任務(wù)結(jié)束時，關(guān)閉TCP連接，使服務(wù)器可以為其他服務(wù)。