MODBUS_TCP 通訊協定詳解
2026-02-08
我。協議概述
MODBUS TCP MODBUS TCP（傳輸控制協定）是一種廣泛應用於工業環境中的串行通訊協議，最初是為透過串行通訊線路連接的設備而設計的。然而，隨著時間的推移，MODBUS TCP 也逐漸成為透過網路（通常是乙太網路）連接的設備的主流通訊協定。 MODBUS TCP 允許設備透過網路進行通信，從而實現遠端監控和控制。
Modbus-TCP 是基於 TCP/IP 協定堆疊的乙太網路 Modbus 協定實作。它保留了 Modbus 的核心功能（例如資料模型和操作碼），但將資料封裝在 TCP/IP 資料包中，並利用 TCP 的可靠性來確保資料傳輸的準確性。
二、MODBUS TCP協定的基本結構
- 客戶端/伺服器模型：
- 客戶端（通常是 PC、PLC 或其他控制設備）發起連線並傳送請求。
- 伺服器（通常是受控設備或從屬設備）接收請求並回傳回應。
通訊採用客戶端-伺服器模型，其中客戶端（主站）主動發起請求，伺服器（從站）做出回應。預設連接埠為502。
2.交易結構：
- 交易 ID：用於區分不同的請求和回應。
- 協定 ID：通常為 0，用於識別 MODBUS 協定。
- 長度：資料長度欄位。
- 單元標識符：由設備的位址派生而來。
- 功能碼：指示請求類型（例如讀取/寫入暫存器）。
- 數據：與函數程式碼相關的具體數據。
- 錯誤驗證：用於驗證資料的完整性。
3.資料框結構：
資料封裝在 TCP/IP 封包中，由兩部分組成：MBAP 訊息頭和 PDU（協定資料單元）。
- MBAP 電報頭（7 位元組）：交易標識符、協定標識符、長度和單元標識符。
交易識別碼（2 位元組）：唯一標識請求-回應對，確保匹配。
協定標識符（2 位元組）：固定為 0x0000，表示 Modbus-TCP。
長度欄位（2 位元組）：指示後續 PDU 的位元組數（包括單元識別碼和功能代碼）。
單元識別碼（1 位元組）：相當於從位址，用於標識網路上的裝置。
- PDU（協定資料單元）：功能代碼和數據，與 Modbus-RTU 相同。
功能碼（1 位元組）：定義操作類型（例如讀取/寫入線圈或暫存器）。
資料：長度可變，包含操作所需的位址和值。
三、溝通流程
- 建立連線：客戶端和伺服器之間建立 TCP 連線。客戶端透過 TCP 連線（連接埠 502）發起請求，伺服器監聽並回應該請求。
- 傳送請求：客戶端發送一個包含功能碼和必要資料的 MODBUS TCP 訊框。
- 接收回應：伺服器處理請求，執行操作（例如讀取暫存器），並傳回回應訊息。如果操作失敗，伺服器將傳回異常回應（功能碼的最高位元設定為 1，並附帶異常代碼）。
- 關閉連線（選用）：您可以根據需要關閉 TCP 連線。
四、常用功能碼
- 01：讀取線圈狀態（讀取離散輸入）
- 02：讀取輸入狀態（讀取輸入暫存器）
- 03：讀取持倉登記冊（讀取持倉登記冊的價值）
- 04：讀取輸入暫存器（讀取輸入暫存器的值）
- 05：寫入單線圈
- 06：寫入單一暫存器
- 15：編寫多個線圈
- 16：寫入多個暫存器
- 17：寫入多個暫存器（含掩碼）
五分之三預防措施
- 確保伺服器端的 MODBUS TCP 服務已啟動，並且正在監聽正確的連接埠（預設連接埠為 502）。
- 可能需要對防火牆和網路設定進行適當配置，以允許 TCP 流量通過指定連接埠。
- 使用正確的設備識別碼和功能代碼與設備通訊。
- 由於其簡單性和廣泛的兼容性，MODBUS TCP 已被廣泛應用於工業自動化和監控系統。透過正確的實施和配置，可以有效地實現設備間的遠端通訊和管理。