双5G边缘计算网关/工业CPE-AR7091G/GK
AR7091G/GK——基于5G/4G/3G/2G、WiFi、虚拟专网等技术开发的工业物联网边缘网关/CPE。产品采用高性能的工业级32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式操作系统为软件支撑平台，可同时连接串口设备、以太网设备和 WiFi 设备, 支持内部Flash和外扩Micro SD卡存储数据，能满足工业现场通信的需求。
Modbus/TCP 协议介绍，工业控制领域的通用通讯标准
时间：2025-02-11浏览：1055
在当下的工业控制领域，Modbus/TCP 协议作为一项自动化领域的关键标准，已然获得极为广泛的运用。Modbus 协议属于通用型通讯协议，它不仅对诸如 RS232、RS485 这类多种电气接口予以支持，还支持以太网接口，从而让控制器之间以及控制器与其他设备之间的通信变得简便且高效。Modbus 协议之所以能被广泛应用，主要归因于其具备开放性、标准性以及易用性等特性。
Modbus 协议的基础概念
Modbus 协议最初是由施耐德电气在 1979 年为实现可编程逻辑控制器（PLC）之间的通信而研发出来的，发展至今，它已成为工业领域通信协议方面的行业标准。Modbus 协议属于一种应用层报文传输协议，对多种电气接口以及传输介质都提供支持，涵盖了 RS232、RS485 以及 TCP/IP 。
Modbus 协议采用主从式的通信模式，也就是由主设备主动对从设备展开查询以及操作。常见的主设备包含工控机以及工业控制器等，而从设备则包含 PLC 可编程控制器等。这种通信模式有效保障了数据传输过程的有序性与可靠性。
Modbus 协议的通信流程
Modbus 协议的通信进程涵盖以下步骤：
主设备向从设备发出请求：主设备主动发起通信请求，向从设备发送携带特定指令的数据帧。
从设备解析并处理请求：从设备接收请求后，对数据帧进行解析，进而执行相应的操作。
从设备向主设备反馈结果：从设备将操作产生的结果或者数据反馈给主设备。
异常情况处理：倘若在处理过程中出现任何差错，从设备会返回一个异常功能码，以此告知主设备通信失败的具体缘由。
Modbus 协议的特性
标准性与开放性
Modbus 协议是公开对外发布的，用户能够免费使用，无需缴纳许可证费用。当前，支持 Modbus 协议的厂家数量超过 400 家，支持 Modbus 的产品种类超过 600 种，正是这些因素促使 Modbus 协议成为工业控制领域的通用标准。
多电气接口支持
Modbus 协议对多种电气接口予以支持，像 RS232、RS485 等，并且还能够借助双绞线、光纤、无线等多种介质来进行数据传输。这种高度的灵活性，使得 Modbus 协议能够适配各类工业环境以及应用场景。
简单易用
Modbus 协议的帧格式简洁、紧凑，易于理解和运用。用户能够快速上手，厂商也能够便捷地开发出支持 Modbus 协议的设备与系统。
Modbus 协议的功能代码解析
Modbus 协议支持多种功能代码，用于执行不同的操作任务。这些功能代码可划分为位操作和字操作这两类：
位操作
读线圈状态（01）：读取从设备的线圈状态情况。
读离散输入状态（02）：获取从设备的离散输入状态信息。
写单个线圈（05）：对从设备的单个线圈实施写操作。
写多个线圈（15）：针对从设备的多个线圈进行写操作。
字操作
读保持寄存器（03）：读取从设备保持寄存器内的数据。
写单个寄存器（06）：对从设备的单个寄存器执行写操作。
写多个保持寄存器（10）：对从设备的多个保持寄存器进行写操作。
Modbus 协议的报文模型
理解 Modbus 协议的报文模型是达成有效通信的核心要点。在此需要知悉两个缩略词：
ADU（应用数据单元）：包含完整的报文信息，其中涵盖地址、功能码、数据以及校验码。
PDU（协议数据单元）：仅包含功能码和数据部分，不包含地址和校验码。
Modbus 协议的传输模式
Modbus 协议主要支持两种传输模式：ASCII 模式和 RTU 模式。每种模式都具备各自的特点以及适用场景。
ASCII 传输模式
在 ASCII 模式下，报文中的每 8 位字节以两个 ASCII 字符的形式进行发送。举例来说，字节 0x5B 会被编码成两个字符：0x35 和 0x42（ASCII 编码中 0x35 代表 “5”，0x42 代表 “B”）。这种模式的优点在于便于调试和监控，然而其传输效率相对较低。报文以冒号（：）作为起始标志，以回车 - 换行（CRLF）作为结束标志，设备通过识别这些特殊字符来判定帧的起始与结束位置。
RTU 传输模式
RTU 模式是 Modbus 协议的另一种传输方式，每个报文中的每个 8 位字节包含两个 4 位十六进制字符。该模式的主要优势在于数据密度较高，在相同的波特率条件下，比 ASCII 模式具备更高的传输效率。报文必须以连续的字符流形式进行传送，设备通过检测字符流中的特定模式来识别帧的起始和结束。
Modbus/TCP 协议
随着以太网技术在工业控制领域的广泛普及，Modbus/TCP 协议应运而生。Modbus/TCP 协议是 Modbus 协议在以太网环境下的具体实现形式，它继承了 Modbus 协议的简洁性和灵活性，同时充分利用了以太网的高速传输能力。Modbus/TCP 协议支持多种功能代码，适用于工业自动化、电力通讯、智能仪表等多个领域的网络通信场景。
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