工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能產(chǎn)線控制MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線概述主講教師：馮廣磊#0D7F47#06381F#C2F1C8#FFC30C#FFF2CBMODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線概述如何實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一種用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的通信協(xié)議，它通過一個(gè)共享的通信介質(zhì)（如電纜或光纖）連接分布在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有多種類型，主要包括基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FoundationFieldbus簡(jiǎn)稱FF)、PROFIBUS、MODBUS、CAN、PROFINET、LonWorks、EtherNET/IP和CC-Link等。?MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線概述Modbus由MODICON公司于1979年開發(fā)，是一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，這家公司之后被施耐德電氣(SchneiderElectric)收購(gòu)。Modbus協(xié)議的設(shè)計(jì)初衷是為了應(yīng)對(duì)不同制造商的設(shè)備在同一網(wǎng)絡(luò)中通信的問題。?現(xiàn)已成為工業(yè)領(lǐng)域全球最流行的通信協(xié)議之一。MODBUS協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS485和以太網(wǎng)設(shè)備，支持主-從通信模式，?其中一個(gè)設(shè)備（?主設(shè)備）?可以初始化傳輸請(qǐng)求，?而其他設(shè)備（?從設(shè)備）?則根據(jù)主設(shè)備的請(qǐng)求提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)或執(zhí)行相應(yīng)的操作。MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線概述ModbusRS-232RS-485RS-422Ethernet?ModBus協(xié)議廣泛應(yīng)用于多個(gè)場(chǎng)景?，包括工業(yè)自動(dòng)化、建筑自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居、能源監(jiān)控、智能交通系統(tǒng)等。?MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線概述工業(yè)自動(dòng)化建筑自動(dòng)化環(huán)境監(jiān)測(cè)智能家居能源監(jiān)控智慧交通Modbus的特點(diǎn)（1）標(biāo)準(zhǔn)、開放：用戶可以免費(fèi)、放心地使用Modbus協(xié)議，不需要繳納許可費(fèi)用，也不會(huì)侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，支持Modbus的廠家超過400家，支持Modbus的產(chǎn)品超過600種。（2）Modbus可以支持多種電氣接口：如RS-232、RS-485和以太網(wǎng)等；還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖和無線介質(zhì)等。（3）易于擴(kuò)展：Modbus協(xié)議可以容易地?cái)U(kuò)展以支持更多的從設(shè)備和數(shù)據(jù)點(diǎn)。（4）應(yīng)用廣泛：Modbus廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，如制造業(yè)、樓宇自動(dòng)化、能源監(jiān)控等。MODBUS通信模型Modbus是OSI參考模型第7層上的應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機(jī)/服務(wù)器通信，Modbus的通信模型如圖所示。MODBUS通信模型常見的Modbus協(xié)議有三種類型，分別是ModbusRTU、ModbusASCII、ModbusTCP。ModbusRTU和ModbusASCII使用異步串行傳輸，通常通過RS-485或RS-232接口實(shí)現(xiàn)。ModbusTCP則采用TCP/IP和以太網(wǎng)協(xié)議來傳輸Modbus信息，屬于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)范疇。Modbus通信原理Modbus網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主設(shè)備（客戶端）和多個(gè)從設(shè)備（服務(wù)器）組成。主設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)起通信請(qǐng)求，從設(shè)備響應(yīng)這些請(qǐng)求，其通信過程如下圖所示。Modbus通信原理Modbus協(xié)議是一個(gè)主/從架構(gòu)的協(xié)議。在同一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò)中同一時(shí)刻只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)是主（Master）節(jié)點(diǎn)，其他使用Modbus協(xié)議參與通信的節(jié)點(diǎn)是從（Slave）節(jié)點(diǎn)，Modbus協(xié)議允許最多247個(gè)從節(jié)點(diǎn)，地址范圍從1-247，每一個(gè)Slave設(shè)備都有唯一的地址。地址0通常保留為廣播地址，用于發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的所有從節(jié)點(diǎn)。在同一個(gè)時(shí)刻，主節(jié)點(diǎn)只會(huì)發(fā)起一個(gè)Modbus事務(wù)處理。主要通過單播模式和廣播模式兩種模式對(duì)從站發(fā)出Modbus請(qǐng)求。1.單播模式（Unicast）Modbus通信原理在單播模式下，通信是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，即一條消息只發(fā)送給一個(gè)接收者。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)需要與特定從節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，它會(huì)在消息中包含該從節(jié)點(diǎn)的地址，只有目標(biāo)地址的從節(jié)點(diǎn)會(huì)響應(yīng)該消息。每個(gè)從節(jié)點(diǎn)必須有唯一的地址（1-247），這樣才能區(qū)別于其他節(jié)點(diǎn)而獨(dú)立尋址。2.廣播模式（Broaadcast）Modbus通信原理在廣播模式下，通信是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的，即一條消息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)使用廣播地址發(fā)送消息時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上的所有從節(jié)點(diǎn)都會(huì)接收到這個(gè)消息，但只有具備相應(yīng)功能碼或數(shù)據(jù)需求的從節(jié)點(diǎn)會(huì)處理這個(gè)消息，不需要向主節(jié)點(diǎn)返回報(bào)文。所有的設(shè)備必須接受廣