Modbus-MODBUS-TCP-协议解析
ModbusTcp协议详解
ModbusTcp协议详解Modbus TCP协议详解协议简介：Modbus是一种通信协议，用于在自动化系统中传输数据。
Modbus TCP是Modbus协议的一种变体，它使用TCP/IP作为传输层协议，通过以太网进行通信。
本文将详细介绍Modbus TCP协议的各个方面，包括协议结构、数据格式、功能码和通信流程等。
一、协议结构Modbus TCP协议采用客户端-服务器模型，其中客户端是发起请求的一方，而服务器是提供响应的一方。
通信的基本单位是数据包，数据包由不同的字段组成，包括事务标识符、协议标识符、长度字段、单元标识符、功能码和数据等。
1. 事务标识符（Transaction Identifier）：用于标识一个事务，客户端发送的请求和服务器返回的响应中使用相同的事务标识符。
2. 协议标识符（Protocol Identifier）：用于标识Modbus协议的版本号，普通为0。
3. 长度字段（Length Field）：指示数据包的长度。
4. 单元标识符（Unit Identifier）：用于标识服务器设备的地址。
5. 功能码（Function Code）：用于指定请求的类型，包括读取数据、写入数据、读取文件记录等。
6. 数据（Data）：根据功能码的不同，数据字段可以包含读取的数据、写入的数据或者其他相关信息。
二、数据格式Modbus TCP协议中的数据格式采用了大端字节序（Big-Endian）表示。
数据包中的各个字段均采用16位的整数表示，其中高位字节在前，低位字节在后。
三、功能码Modbus TCP协议定义了多种功能码，用于不同的数据操作。
以下是常用的功能码及其功能描述：1. 读取线圈状态（Read Coils）：用于读取远程设备的线圈状态，返回线圈的开关状态。
2. 读取离散输入状态（Read Discrete Inputs）：用于读取远程设备的离散输入状态，返回输入信号的状态。
3. 读取保持寄存器（Read Holding Registers）：用于读取远程设备的保持寄存器的值。
modbus tcp协议报文解析
modbus tcp协议报文解析Modbus TCP协议报文解析引言：Modbus是一种通信协议，用于在自动化系统中传输数据。
Modbus TCP是Modbus协议的一种变体，它基于TCP/IP协议栈，使用以太网作为物理传输介质。
本文将对Modbus TCP协议报文进行解析，以帮助读者理解该协议的工作原理及数据传输过程。
一、Modbus TCP协议概述Modbus TCP协议是一种以太网上的应用层协议，用于在客户端和服务器之间进行通信。
它基于TCP/IP协议栈，使用标准的以太网帧格式进行数据传输。
Modbus TCP协议支持多种功能码，包括读取和写入数据、查询设备状态等。
二、Modbus TCP协议报文格式Modbus TCP协议报文由6个部分组成，分别是事务标识符、协议标识符、长度字段、单元标识符、功能码和数据字段。
下面对每个部分进行详细解析：1. 事务标识符：事务标识符用于唯一标识一个事务，它由客户端生成，并由服务器原样返回。
事务标识符通常是一个16位的无符号整数，用于确保通信的可靠性。
2. 协议标识符：协议标识符用于表示Modbus TCP协议的版本。
它通常是一个16位的无符号整数，常用的值为0x0000。
3. 长度字段：长度字段表示整个Modbus TCP报文的字节数，包括长度字段本身。
长度字段通常是一个16位的无符号整数。
4. 单元标识符：单元标识符用于标识服务器的地址。
它通常是一个8位的无符号整数，取值范围为1-247。
客户端使用单元标识符来确定与之通信的服务器。
5. 功能码：功能码用于表示Modbus TCP报文的操作类型。
常用的功能码包括读取离散输入、读取线圈状态、读取保持寄存器、写单个寄存器等。
6. 数据字段：数据字段包含了具体的读写数据或查询结果。
数据字段的格式取决于功能码的类型，可以是一个或多个字节。
三、Modbus TCP协议报文解析示例下面以读取保持寄存器的功能码为例，对Modbus TCP协议报文进行解析：1. 客户端发送请求报文：事务标识符：0x0001协议标识符：0x0000长度字段：0x0006单元标识符：0x01功能码：0x03起始地址：0x0000寄存器数量：0x00012. 服务器返回响应报文：事务标识符：0x0001协议标识符：0x0000长度字段：0x0005单元标识符：0x01功能码：0x03字节数：0x02数据：0x00 0x10在该示例中，客户端发送了一个读取保持寄存器的请求报文，起始地址为0x0000，寄存器数量为1。
modbus tcp协议说明
modbus tcp协议说明Modbus TCP是一种在Modbus通信协议基础上运行于TCP/IP网络的变种。
Modbus本身是一种串行通信协议，用于在工业自动化领域中传输数据。
而Modbus TCP则将Modbus协议封装在TCP/IP协议中，使其能够在以太网上进行通信。
Modbus TCP协议的工作原理是基于客户端-服务器模型。
客户端通过建立TCP连接向服务器发送请求，服务器接收请求并返回响应。
通常情况下，客户端是一个控制器或者监控设备，而服务器则是一个支持Modbus TCP协议的远程设备，比如PLC（可编程逻辑控制器）或者传感器。
Modbus TCP协议使用标准的TCP端口号502进行通信。
在通信过程中，Modbus TCP协议通过TCP连接传输Modbus帧，这些帧包含了读取数据、写入数据、设备识别等命令。
Modbus TCP协议支持多种数据类型，包括线圈（Coils）、离散输入（Discrete Inputs）、保持寄存器（Holding Registers）和输入寄存器（Input Registers）。
值得注意的是，Modbus TCP协议是一种开放的协议，因此它具有很好的兼容性和灵活性。
它可以在各种不同厂家的设备之间进行通信，这使得它成为工业自动化领域中非常流行的通信协议之一。
总的来说，Modbus TCP协议是一种基于TCP/IP网络的工业通信协议，它通过在Modbus协议上增加TCP/IP封装实现了在以太网上的数据传输。
它的特点包括客户端-服务器模型、标准的TCP端口号、支持多种数据类型和开放的兼容性。
通过使用Modbus TCP协议，工业设备可以方便地进行数据交换和控制，从而实现自动化生产和监控。
Modbus_MODBUS_TCP_协议解读
TCP/IP IETF RFC 793 IP IETF RFC 791
Ethernet II /802.3 IEEE 802.2 以太网物理层
TIA/EIA-485-A
SUPCON
Modbus应用协议
Modbus是一种简单客户机/服务器应用协议 客户机能够向服务器发送请求。 服务器分析请求，处理请求，向客户机发送应答。
从站 地址 1 字节 功能码 1 字节 数据 0 至 252 字节 CRC 2 字节
CRC 低位 CRC 高位
ASCII模式：信息中的每个8 Bit字节需2个ASCII字符,其 优点是准许字符的传输间隔达到1 s而不产生错误;
起始 1个 字符 : 地址 2 个字符 功能码 2 个字符 数据 0 至 2x252 个字符 LRC 2 个字符 结束 2 个字符 CR、LF
主站 从站 …… …… …… 从站 从站 …… 从站 从站
SUPCON
主站工作状态图
SUPCON
从站工作状态图
SUPCON
主/从通信的三种典型情况
SUPCON 串行链路上的Modbus地址规则
Modbus寻址空间有256个不同地址 地址0为广播地址 Modbus主节点没有地址，子节点必须有一个唯一的地址
层
7 6 5 4 3 2 1
ISO/OSI 模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 Modbus应用协议 空 空 空 空 Modbus串行链路协议 EIA/TIA-485 (或 EIA/TIA232)
Modbus 主站/从站 EIA/TIA-485
(或 EIA/TIA-232)
0 1——247 248——255
广播地址
Modbus-MODBUS-TCP-协议解析
层
ISO/OSI 模型
7
应用层
Modbus应用协议
6
表示层
空
5
会话层
空
4
传输层
空
3
网络层
空
2
数据链路层
Modbus串行链路协议
1
物理层
EIA/TIA-485 (或 EIA/TIA232)
Modbus 应用协议层 客户机/服务器
Modbus 主站/从站 EIA/TIA-485
(或 EIA/TIA-232)
主节点在同一时刻只会发起一个Modbus事务处理。
主节点以两种模式对子节点发送Modbus请求：广播、单播。
主站
从站 …… 从站
……
从站
从站
…… ……
从站
主站工作状态图
SUPCON
从站工作状态图
SUPCON
主/从通信的三种典型情况
SUPCON
SUPCON
串行链路上的Modbus地址规则
异常码指示差错类型。
客户机
启动请求
功能码
数据请求
接收响应
服务器
在操作中检测差错 启动差错
异常功能码
异常码
SUPCON
3
Modbus协议在串行链路上的实现
SUPCON Modbus协议在串行链路上的实现模型
主要是在RS485和RS232等物理接口上实现Modbus协议。
在Modbus链路层上客户机的功能由主站提供而服务器的功 能由从站实现。
SUPCON
Modbus-MODBUS-TCP-协议解析
主要内容
1 2 3 4
SUPCON
概述 Modbus 协议规范 Modbus协议在串行链路上的实现 Modbus协议在TCP/IP上的实现
modbus tcp协议说明
modbus tcp协议说明
Modbus TCP协议是一种基于TCP/IP网络的工业通信协议，用
于在工业自动化系统中实现设备之间的数据交换。
该协议基于Modbus协议，将其封装在TCP/IP协议中，使得设备可以通过标准
的以太网进行通信。
Modbus TCP协议采用客户端-服务器的通信模式。
客户端通过
建立TCP连接向服务器发送请求，服务器收到请求后进行相应的处理，并将结果返回给客户端。
这种通信模式使得设备之间可以方便
地实现数据的读取和控制。
在Modbus TCP协议中，数据的传输是基于Modbus协议的数据
模型，包括离散输入（Coil）、离散输出（Discrete Input）、保
持寄存器（Holding Register）和输入寄存器（Input Register）
四种数据类型。
客户端可以通过读取和写入这些数据类型来实现对
设备的控制和监测。
Modbus TCP协议使用标准的TCP端口（默认为502）进行通信，因此设备之间可以直接通过以太网进行连接，无需额外的串口转以
太网设备。
这种特性使得Modbus TCP协议在工业自动化领域得到了
广泛的应用，尤其是在需要远程监控和控制的场景中。
总的来说，Modbus TCP协议是一种基于TCP/IP网络的工业通信协议，具有通信稳定、数据传输可靠、易于实现和部署等特点，适用于工业自动化系统中设备之间的数据交换和控制。
MODBUS-TCP-协议解析
Part
02
Modbus-TCP数据包格式
数据包结构
起始符
用于标识数据包的开始， 固定为0xFF。
校验码
用于校验数据包是否在传 输过程中发生错误，采用 CRC16算法。
地址域
标识从站地址，用于指定 接收或发送数据的目标设 备。
数据域
包含实际的数据或请求数 据，长度根据功能码不同 而变化。
功能码
标识要执行的操作，如读 取线圈状态、读取保持寄 存器等。
该功能码用于设置Modbus-TCP从设备的 单个线圈或离散输出状态。线圈和离散输出 用于控制设备的动作，如启动或停止设备、 打开或关闭阀门等。通过发送功能码05请 求，主设备可以设置从设备的单个线圈或离 散输出的状态。
功能码06：写单个寄存器
总结词
用于写入从设备的一个保持寄存器的值。
详细描述
该功能码用于向Modbus-TCP从设备的保 持寄存器写入一个值。保持寄存器用于存储 设备的状态、设置参数或历史数据等。通过 发送功能码06请求，主设备可以设置从设备 的一个保持寄存器的值，从而控制或配置设
随着物联网技术的不断发展，Modbus-TCP协议将进一步集成到 物联网平台中，实现更加智能化的远程监控和控制。
安全性增强
针对网络安全问题，未来Modbus-TCP协议将进一步增强安全性， 采用加密和认证机制来保护数据传输的安全。
扩展性提升
为了满足不断增长的数据传输需求，Modbus-TCP协议将进一步 优化和扩展，提高数据传输的效率和可靠性。
备的功能或行为。
功能码15：强制多个线圈/离散
总结词
用于同时设置从设备的多个线圈或离散输出状态。
详细描述
该功能码允许主设备同时设置Modbus-TCP从设备的多个线圈或离散输出状态。通过 发送功能码15请求，主设备可以同时控制多个线圈或离散输出的状态，实现更复杂的
modbus tcp讲解 -回复
modbus tcp讲解-回复什么是Modbus TCP？Modbus TCP是一种通信协议，用于在以太网上实现Modbus通信。
Modbus是一种串行通信协议，通常用于连接工业自动化设备。
Modbus TCP是基于TCP/IP协议栈的，使得Modbus可以在以太网上进行通信。
Modbus TCP的工作原理Modbus TCP协议基于客户端-服务器模型工作。
客户端是发送请求的设备，而服务器是响应请求的设备。
客户端和服务器之间通过以太网连接进行通信。
在Modbus TCP通信中，客户端发送一个请求包给服务器。
请求包包含了要求的读取或写入的数据以及其他相关信息，例如数据地址和数据长度。
请求包被传输到服务器，然后服务器对请求进行处理，并返回响应包给客户端。
响应包包含了请求的结果和其他必要的信息。
Modbus TCP通信的好处Modbus TCP具有以下几个好处：1. 网络可扩展性：由于Modbus TCP使用以太网作为物理媒介，因此它具有很好的网络可扩展性。
在现代工业自动化中，往往需要处理大量设备和数据，Modbus TCP可以轻松地扩展以满足需求。
2. 简单性：Modbus TCP是一种简单且易于实现的协议。
它使用标准的TCP/IP协议栈，因此设备可以使用现有的以太网硬件和软件进行通信。
此外，Modbus TCP的数据格式和通信规范也相对简单明了。
3. 兼容性：Modbus TCP可以兼容不同类型的设备。
无论设备是基于Windows、Linux还是其他操作系统，只要支持TCP/IP协议栈，就可以使用Modbus TCP进行通信。
4. 实时性：Modbus TCP使用以太网作为物理媒介，具有较高的传输速度和较低的延迟。
这使得Modbus TCP成为支持实时通信的一种有效选择。
应用领域Modbus TCP常被应用于工业自动化领域，用于连接各种设备和系统。
以下是几个典型的应用领域：1. 温度控制系统：Modbus TCP可以用于连接温度传感器和温度调节设备，实现对温度的监测和调控。
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异常功能码
异常码
3
Modbus协议在串行链路上的实现
Modbus协议在串行链路上的实现模型
• 主要是在RS485和RS232等物理接口上实现Modbus协议。 • 在Modbus链路层上客户机的功能由主站提供而服务器的功能由从站实现。
层
ISO/OSI 模型
7
应用层
6
表示层
5
会话层
4
传输层
3
网络层
2
数据链路层
1
物理层
Modbus应用协议 空 空 空 空 Modbus串行链路协议
EIA/TIA-485 (或 EIA/TIA232)
Modbus 应用协议层 客户机/服务器
Modbus 主站/从站 EIA/TIA-485
(或 EIA/TIA-232)
Modbus主站-从站协议原理
• Modbus串行链路协议是一个主-从协议。在同一时刻，只有一个主节点连接与总线， 一个或多个子节点（最大编号为247）连接于同一串行总线。
Modbus TCP/IP的通信设备：连接至TCP/IP网络的 户机和服务器设备。
通用Modbus帧结构－－协议数据单元 (PDU)
Modbus协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（PDU），特 定总线或网络上的Modbus协议映射能够在应用数据单元（ADU）上引入一些 附加域。
附加地址
功能码
ADU PDU
数据
差错校验
Modbus事务处理（无差错）
• 当服务器对客户机响应时，它使用功能码域来指示正常（无差错）响应或者 出现某种差错（称为异常响应）。
在 TCP/IP 上的 M odbus 映射
T CP/IP IETF RFC 793
IP IETF RFC 791
Ethernet II /802.3 IEEE 802.2
以太网物理层
Modbus应用协议
Modbus是一种简单客户机/服务器应用协议 客户机能够向服务器发送请求。 服务器分析请求，处理请求，向客户机发送应答。
主/从通信的三种典型情况
串行链路上的Modbus地址规则
• Modbus寻址空间有256个不同地址 • 地址0为广播地址 • Modbus主节点没有地址，子节点必须有一个唯一的地址
0
1——247
248——255
广播地址
子节点单独地址
保留
串行链路上的Modbus帧结构
• Modbus串行链路协议是一个主/从协议 • 网络上的每个从站必须有唯一的地址（从1到247） • 从站地址用于寻址从站设备，由主站发起 • 地址0用于广播模式，不需要响应 • RS-485和RS-232 定义了标准的物理端口，提高互可操作性
• 对于一个正常响应来说，服务器仅复制原始功能码。
启动请求
客户机
功能码
数据请求
接收响应
服务器
功能码
执行操作 启动响应
数据响应
Modbus事务处理（异常响应）
• 对于异常响应，服务器将原始功能码的最高有效位设置逻辑1后返回。 • 异常码指示差错类型。
客户机
启动请求
功能码
数据请求
接收响应
服务器
在操作中检测差错 启动差错
Modbus 和Modbus/TCP协议基础介绍
EPA推广应用中心 章雷
主要内容
1 2 3 4
概述 Modbus 协议规范 Modbus协议在串行链路上的实现 Modbus协议在TCP/IP上的实现
1
概述
• Modbus是MODICON公司于1979年开发的一种通讯协议，是一种工业现场总线协 议标准。1996年施耐德公司推出了基于以太网TCP/IP的Modbus协议—— ModbusTCP。
地址域
Modbus 串行链路 ADU
功能码
数据
Modbus PDU
CRC (或 LRC)
两种Modbus串行传输模式
RTU模式：每个8 Bit字节包含两个4 Bit的十六进制字符,其优点是在同样的波 特率下,可比ASCII方式传送更多的数据,但是每个信息必须以连续的数据流传 输。
从站 地址
功能码
数据
• Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型， 协议本身并没有定义物理层，只是定义了控制器能够认识和使用的消息结构， 而不管他们是经过何种网络进行通信的。
• 标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网口。采用 Master/Slave（主/从）方式通信。
• Modbus通信由主节点发起，子节点在没有收到来自主节点的请求时，从不会发送数 据。
• 子节点之间互不通信。
• 主节点在同一时刻只会发起一个Modbus事务处理。
• 主节点以两种模式对子节点发送Modbus请求：广播、单播。
主站 从站
从站
…… ……
从站
从站
…… ……
从站
• 主站工作状态图
• 从站工作状态图
Modbus 的优缺点
优点：
公开的协议，完全免费。 简单易用，性能稳定。
广泛的知识资源支持。
缺点： 自适应性差，需合理组态。 通信效率低。
4
Modbus协议在TCP/IP上的实现
ModbusTCP简介
• ModbusTCP是运行在TCP/IP上的Modbus 报文传输协议。通过此协议，控制器相互之 间通过网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。
• ModbusTCP是开放的协议，IANA（Internet Assigned Numbers Authority，互联网 编号分配管理机构）给Modbus协议赋予TCP编口号为502，这是目前在仪表与自动化 行业中唯一分配到的端口号。
• ModbusTCP/IP协议模型ຫໍສະໝຸດ ModbusTCP通信结构
CRC
1 字节 1 字节
0 至 252 字节
2 字节
CRC 低位 CRC 高位
ASCII模式：信息中的每个8 Bit字节需2个ASCII字符,其优点是准许字符的传 输间隔达到1 s而不产生错误;
起始
1个 字符
:
地址 2 个字符
功能码 2 个字符
数据 0 至 2x252 个字符
LRC 2 个字符
结束 2 个字符 CR、LF
• Modbus在2004年成为我国国家标准。
2
Modbus 协议规范
Modbus技术规范的关系
Modbus 应用协议 规范
Modbus 协议 在串行链路 上的实现指 南
Modbus 应用层
Modbus 协议 在 TCP/IP 上 的实现指南
串行链路主站/从站
T IA /EIA -232-F
T IA /EIA -485-A