modbus網(wǎng)關及通訊模塊的特點應用全面解析

Modbus網(wǎng)關也稱為以太網(wǎng)通訊網(wǎng)關?？蓪崿F(xiàn)Modbus RTU/ASCII與Modbus TCP之間的轉(zhuǎn)換。Modbus 協(xié)議可以分為兩種，一種是基于 RS485 的 Modbus RTU（或 ASCII），另一種是基于以太網(wǎng)的 Modbus TCP。

Modbus網(wǎng)關是一個轉(zhuǎn)換器，可以將Modbus RTU的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Modbus TCP的數(shù)據(jù)。由于RS485總線接口的限制。

Modbus TCP與RTU相比具有以下優(yōu)點：

1. 標準、開放，用戶無需支付許可費或侵犯知識產(chǎn)權即可使用Modbus協(xié)議。目前支持Modbus的廠家有400多家，支持Modbus的產(chǎn)品超過600種。
2、Modbus可以支持多種電接口，如RS232、RS485等，可以在各種介質(zhì)上傳輸，如雙絞線、光纖、無線等。
3、Modbus的幀格式簡單，簡潔易懂，便于用戶使用，便于廠商開發(fā)。

Modbus 和 TCP 協(xié)議雖然不同，但也有密切的聯(lián)系。兩種協(xié)議的結合是基于Modbus/TCP/IP協(xié)議的遠程網(wǎng)絡通訊，提示了Modbus在等效應用中的使用。

4.可以采用現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡，節(jié)省RS485的布線成本。

5.可以支持多臺主機同時訪問Modbus儀表.

Modbus網(wǎng)關的功能：
Modbus網(wǎng)關是工業(yè)自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡集線器通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換設備。它與智能儀表連接，將下級儀表的數(shù)據(jù)采集到Modbus網(wǎng)關，連接上級計算機網(wǎng)絡，并按照Modbus TCP協(xié)議與網(wǎng)絡計算機通訊。
Modbus 網(wǎng)關有兩種類型：存儲型和普通型。與普通的Modbus相比，存儲型Modbus可以存儲網(wǎng)關讀取的寄存器內(nèi)容。這樣可以大大提高Modbus TCP查詢的速度，在支持多主機訪問時性能更優(yōu)越。

Modbus協(xié)議主要用于電氣自動化和過程控制，采用RS232和RS485接口。Modbus協(xié)議的缺點是距離短，傳輸速度慢，因此限制了很多應用。TCP/IP協(xié)議主要用于互聯(lián)網(wǎng)應用，TCP/IP的優(yōu)點是傳輸距離遠、傳輸速度快，TCP/IP協(xié)議的應用范圍更廣。

網(wǎng)關的作用

modbus網(wǎng)關支持主流工業(yè)plc設備協(xié)議，遠程獲取plc運行數(shù)據(jù)，不僅可以實現(xiàn)plc遠程監(jiān)控、plc遠程調(diào)試、plc遠程維護、plc遠程升級、plc遠程診斷、以及建設大規(guī)模遠程管理設備的信息化網(wǎng)絡，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)預警的一種工業(yè)設備，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中智能傳輸終端設備的一種。同時可以為設備制造商與終端客戶提供完整的設備遠程維護管理解決方案。

1、Modbus協(xié)議

Modbus 協(xié)議是一種用于電氣自動化電子控制器的通用語言。該協(xié)議允許控制器以及其他網(wǎng)絡設備相互通信，并成為行業(yè)標準協(xié)議。Modbus協(xié)議具有良好的交互性和開放的標準，在工業(yè)領域得到了廣泛的應用。

Modbus有兩種通訊方式：ASCII和RTU，Modbus-RTU（Modbus遠程終端單元）和Modbus-ASCII（美國信息交換標準碼）。雖然有兩種通訊方式，但使用時只能選擇一種通訊方式，不支持混用。

2. TCP/IP 協(xié)議

TCP/IP協(xié)議是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的簡稱，是物理網(wǎng)絡上的一套完整的網(wǎng)絡協(xié)議。TCP的作用是提供傳輸層服務，IP的作用是提供網(wǎng)絡層服務。TCP/IP協(xié)議的核心部分是傳輸層協(xié)議（TCP/UDP）、網(wǎng)絡層協(xié)議（IP）和物理接口層。

1、在Modbus網(wǎng)絡上轉(zhuǎn)輸

　 標準的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)。

　 控制器通信使用主—從技術，即僅一設備（主設備）能初始化傳輸（查詢）。其它設備（從設備）根據(jù)主設備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應反應。典型的主設備：主機和可編程儀表。典型的從設備：可編程控制器。

　 主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回一消息作為回應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應。Modbus協(xié)議建立了主設備查詢的格式：設備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯誤檢測域。

　 從設備回應消息也由Modbus協(xié)議構成，包括確認要行動的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生一錯誤，或從設備不能執(zhí)行其命令，從設備將建立一錯誤消息并把它作為回應發(fā)送出去。

2、在其它類型網(wǎng)絡上轉(zhuǎn)輸

　 在其它網(wǎng)絡上，控制器使用對等技術通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設備也可作為從設備。提供的多個內(nèi)部通道可允許同時發(fā)生的傳輸進程。

　 在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡通信方法是“對等”。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設備，并期望從從設備得到回應。同樣，當控制器接收到一消息，它將建立一從設備回應格式并返回給發(fā)送的控制器。

3、查詢—回應周期

（1）查詢

　 查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設備要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內(nèi)容是否正確的方法。

（2）回應

　 如果從設備產(chǎn)生一正常的回應，在回應消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應。數(shù)據(jù)段包括了從設備收集的數(shù)據(jù)：象寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應消息是錯誤的，同時數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設備確認消息內(nèi)容是否可用。