目录
1. 基本信息
2. 通讯原理
3. 通讯协议
3.1 通讯帧结构
Modbus通讯协议，是Modicon PLC所指定的资料交换通讯接口标准，于1979年首先制定串行通信标准（含Modbus异步及Modbus Plus同步，在本文档中只讨论Modbus异步通讯），于1997年制定网络通信标准（Modbus/TCP）。Modbus通讯协议属于OSI所定义的通信层次的第七层应用层（Application Layer）。其通讯形式为Client/Server或者称为Master/Slave。
由于Modbus协议只在OSI层次结构的应用层中做出定义，因此，Modbus既可运行在RS232, RS485, RS422上，也可运行在以太网路上。本文档将分别从串行通讯和以太网通讯这两方面来说明Modbus的通讯原理，并且介绍在贝加莱系统平台上如何实现Modbus通讯。
Modbus的通讯方式是Master/Slave（主/从）方式，在串行总线上Modbus只能以单主多从的方式进行通讯，而在以太网路上Modbus的通讯方式可以支持多主多从。
在Modbus网路中，一定要有一方扮演Master，并主动发送Query Message给对应的Slave方。Slave一旦收到消息后，马上根据Query Message中的内容准备Response Message并回送给Master。Master是以地址号来区分不同的Slave，因此在同一个Modbus网路中不允许存在拥有相同地址号的Slave。
一般情况下，当PLC和仪表、电表、执行机构等设备通讯时，PLC可作为Master；而当PLC与HMI设备（触摸屏）或者上位计算机进行通讯时，PLC通常作为Slave。
如图2-1所示，为每一次Master和Slave之间的询问/响应消息的基本内容。
o∆ Device Address：Slave的地址号，1～255；
o∆ Function Code：功能码；
Modbus规定，在Slave中必须拥有4种最基本的寄存器，即：
oCoils：可读可写开关量寄存器，长度为1 BIT；地址编号以0开始，如00003代表第3个寄存器地址。
oInput Status：只读开关量寄存器，长度为1 BIT；地址编号以1开始，如10005代表第5个寄存器地址。
oInput Registers：只读模拟量寄存器，长度为1 WORD；地址编号以3开始，如30105代表第105个寄存器地址。
oHolding Registers：可读可写模拟量寄存器，长度为1 WORD；地址编号以4开始，如41105代表第1105个寄存器地址。
每一条功能码包含两层意思，即，要访问的寄存器类型（如Input Registers）和操作的类型（读或者写）。以下表格罗列出了一些最常用的Modbus访问指令：
表2-1 Modbus常用指令表
Modbus Function Code |
说明 |
含义 |
01 |
Read Coils Status |
读 开关量寄存器（Coil 可读可写） |
02 |
Read Input Status |
读 开关量寄存器（Input 只读） |
03 |
Read Holding Registers |
读 模拟量寄存器（Holding Register 可读可写） |
04 |
Read Input Registers |
读 模拟量寄存器（Input Register 只读） |
05 |
Force Single Coil |
写 单个开关量寄存器（Coil 可读可写） |
06 |
Preset Single Holding Register |
写 多个开关量寄存器（Coil 可读可写） |
15 |
Force Multiple Coils |
写 单个模拟量寄存器（Holding Register 可读可写） |
16 |
Preset Multiple Holding Registers |
写 多个模拟量寄存器（Holding Register 可读可写） |
∆ Start Address 和 Number Of Points/Registers：这两个内容结合在一起，代表Master需要操作Slave寄存器的起始地址以及寄存器数量。
∆ Byte Count：写入或读出寄存器数据的总长度。
∆ Data：写入或读出寄存器的数据。
∆ Error Check：校验数据，通常有CRC校验（Modbus RTU）或者LRC校验（Modbus ASCII）。由于在TCP/IP层已经存在校验机制，因此，Modbus TCP无需校验字段。
从通讯方式说，Modbus通讯属于轮询方式。因此，Slave站点越多，使用的寄存器类型越多或者需要操作的目标寄存器越不连续，Master所需要的访问指令也就越多，通讯效率会随之降低。因此，在建立Slave寄存器时要尽可能地使用一片连续的地址。
Modbus TCP与Modbus RTU比较，不同之处只体现在开始字符与校验，其余部分都一样。
∆ 开始/结束间隔：Modbus TCP的起始字符用6个Byte的数字表示，以定义一些TCP/IP的需要系数。说明如下：
oByte0和Byte1：用两个字节的内容组成本次通信Message的编号，以区分每次Message。一般由Master进行编号，Slave则将传来的Message照样通过Response Message回传至Master。
oByte2和Byte3：通信协议识别号码。
oByte4和Byte5：Message长度（由Device Address至Data为止），长度不能超过256。
∆ Device Address：Slave的站号，占用1个字节。
∆ Function Code：功能码，占用1个字节。
∆ Start Address：访问寄存器的起始地址，用2个字节来表示，如第1372号地址，表示成0x 055C。
∆ Number Of Regs：操作寄存器的个数，占用2个字节，如需要操作总共1000个寄存器，表示成0x03E8。
∆ Byte Count：占用1个字节，表示数据区长度。
Data：读取或者写入寄存器的数值，每个开关量的信息只占用1 Bit。