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一文读懂Modbus总线协议智能网关:协议转换技术与部署方案

捷米特 来源:jf_75800470 作者:jf_75800470 2025-04-28 10:25 次阅读
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Modbus是一种串行通信协议,是Modicon公司(现在的施耐德电气,Schneider Electic)于1979年为使用可编程逻辑控制器(PLC)通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准(Defacto),并日现在是工业电子设备之间常用的连接方式

Modbus是一种串行通信协议,是Modicon公司(现在的施耐德电气Schneider Electric)于1979年为使用可编程逻辑控制器(PLC)通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准(De facto),并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有:

1.公开发表并且无版权要求

2.易于部署和维护

3.对供应商来说,修改移动本地的比特或字节没有很多限制

Modbus允许多个 (大约240个)设备连接在同一个网络上进行通信,举个例子,一个测量温度和湿度的装置,并且将结果发送给计算机,在数据采集与监视控制系统:(SCADA)中,Modbus通常用来连接监控计算机和远程终端控制系统(RTU)

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Modbus通信协议具有以下几个特点:

Modbus协议标准开放、公开发表且无版税要求。用户可以免费获取并使用Modbus协议,不需要交纳许可证费,也不会侵犯知识产权。

Modbus协议支持多种电气接口,如RS232RS485、TCP/IP等,还可以在各种介质上传输,如双绞线、光纤、红外、无线。

Modbus协议消息帧格式简单、紧凑、通俗易懂。用户理解和使用简单,厂商容易开发和集成,方便形成工业控制网络。

•可靠性: Modbus 是最古老的工业自动化通信协议。它使用和编程简单,因此学习曲线较低。

•遗留基础设施:许多制造商在早期自动化方面投入了大量资金。Modbus 对于配置、DLR、节点、子站和其他基础设施非常友好,这些基础设施可能会被新的或更先进的协议所淘汰。

•快速部署:Modbus可以轻松、立即集成到 SCADA和其他控制系统中

•灵活性: Modbus已适应新兴技术。例如,Modbus TCP 可以通过话配器进行转换,以与LAN 和远程控制系统集成。它还可以利用基于网络和基于云的平台。

•简单性:由于通信简单,因此可以轻松扩展到新技术。例如,Modbus TCP/P 由于指令集简单,部署速度很快。它还可以与以太网配合使用,无需添加芯片或板。

Modbus协议在工业自动化、智能建筑、能源管理等领域有着广泛的应用。在工业自动化系统中,Modbus协议用于连接PLC、传感器、执行器等设备,实现数据的采集、传输和处理。在智能建筑领域,Modbus协议则用于连接楼宇自控系统中的各种设备,如空调、照明、安防等。此外,在能源管理系统中,Modbus协议也发挥着重要作用,用于连接电表、水表、气表等计量设备以及能源管理系统的服务器。

Modbus-RTU协议

Modbus RTU 协议是一种开放的串行协议,广泛应用于当今的工业监控设备中该协议使用 RS-232RS-485 串行接口进行通信,并得到市场上几乎所有商业 SCADA、HM、OPC 服务器和数据采集 软件Q程序的支持。因此,很容易将 Modbus 兼容设备集成到新的或现有的监控应用程序中,并具有即时的软件支持

ModbusRTU协议一般分为两种接口,一种是RS485,一种是RS232.看下图:

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ModbusTCP通信概述

ModbusTCP是一种基于以太网的Modbus通信协议,用于工业自动化系统中设备之间的数据传输。结合了Modbus协议的简单性和以太网的高速传输能力。

wKgZPGgO5xGALCMPAAFssTnG-hM869.png

ModbusTCP通信原理

1.通信架构

Modbus TCP采用客户端-服务器(Client-Server)架构:① 客户端(PLC/HMI)发起请求。

② 服务器(传感器/执行器)响应请求并提供所需数据或执行指令

2.数据帧结构

①事务处理标识符(Transaction ldentifier):匹配请求和响应。

②协议标识符(Protocolldentifier):通常为0,表示Modbus协议。

③ 长度字段(Length Field):指示后续数据的长度。

④单元标识符(Unit ldentifier):用于标识目标设备。

⑤功能码(Function Code):指示执行的操作,如读取、写入等

⑥ 数据域(Data Field): 包含实际传输的数据。

3.通信过程

① 请求: 客户端发送包含目标服务器地址、功能码和相关数据的请求帧。

② 响应: 服务器接收到请求后,根据功能码执行相应操作,并返回响应帧给客户端。

为什么需要 Modbus?

工业设备常来自不同厂商,使用私有协议(如西门子的 S7 协议、三菱的 CC-Link),导致 “设备孤岛”。Modbus 作为通用协议,提供了统一的通信标准,使得不同品牌的设备无需定制开发即可互相通信,极大简化了系统集成难度,降低了成本。

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关于ModbusRTU/TCP协议转换:

wKgZPGgO5xKAPRz3AAL9i3SjATQ225.jpgwKgZO2gO5xOAPz-EAAfvrZQFROQ881.png

关于Modbus RTU/TCP协议转换:

Modbus从站网关介绍

ProfiNet从站转MODBUSTCP(主/从) 即JM-TCP-PN

ModbusTCP转CAN 即JM-CAN-TCP

Modbus TCP转CANopen 即JM-COP-TCP

Modbus TCP转Profibus DP从站 即JM-DPS-TCP

ModbusTCP转EtherNet/IP从站 即JM-EIP-TCP

ModbusTCP转EtherCAT从站 即 JM-ECT-TCP

ModbusTCP转CC-Link 从站 即JM-CCLK-TCP

ModbusTCP转CC-Link IE 从站 即JM-CCLKIE-TCP

ModbusTCP转DeviceNet从站 即JM-DNT-TCP

ModbusTCP转Profibus DP主站 即 JM-DPM-TCP

Profinet主站转ModbusTCP 即 JM-PNM-TCP

ModbusTCP转EtherNet/IP主站 即 JM-EIPM-TCP

ModbusTCP转EtherCAT主站 即 JM-ECTM-TCP

CC-Link IEFB主站转ModbusTCP 即JM-TCP-CCLKIEM

DeviceNet主站转Modbus TCP 即JM-TCP-DNTM

Modbus主站网关介绍

ProfiNet从站转MODBUSRTU 即JM-RTU-PN

Modbus RTU转ModbusTCP 即 JM-TCP-RTU

CC-Link 从站转ModbusRTU 即 JM-CCLK-RTU

DeviceNet转ModbusRTU 即 JM-RTU-DNTM

ProfiNet主站转MODBUSRTU 即JM-RTU-PNM

EtherNet/IP从站转MODBUSRTU 即JM-EIP-RTU

EtherCAT从站转MODBUSRTU 即 JM-ECT-RTU

EtherCAT主站转MODBUS RTU 即 JM-ECTM-RTU

CANopen从站转ModbusRTU 即 JM-COP-RTU

Modbus RTU转CAN 即 JM-CAN-RTU

CC-Link IEFB从站转ModbusRTU 即 JM-CCLKIE-RTU

DeviceNet从站转MODBUSRTU 即 JM-DNT-RTU

审核编辑 黄宇

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