MODBUS通讯协议

主从架构（Master-Slave）

主站（Master）：唯一主动发起通信（如 PLC、工控机、HMI），负责发指令、读数据、控时序。

从站（Slave）：被动响应，每个从站有唯一地址（1–247），0 为广播地址（只执行不回应）。

规则：一主多从、从站不主动通信、总线无冲突。

核心优势

结构极简、资源占用极低，适合单片机 / 嵌入式设备。

跨物理层：支持 RS-232/485 串口、以太网 TCP/IP、无线等。

数据模型统一、调试简单、兼容性极强。

二、三大协议变种（RTU / ASCII / TCP）

1. Modbus RTU（最常用，工业现场首选）

传输：RS-485/232 串口，二进制编码。

效率：高、帧紧凑、速度快。

校验：CRC16（循环冗余校验）。

帧间隔：3.5 个字符静默时间分隔帧。

拓扑：RS-485 一主最多 247 从（实际≤32）。

2. Modbus ASCII（极少用）

传输：串口，ASCII 文本编码（可读）。

效率：低（1 字节→2 字符）。

帧：以 : 开头、CR/LF 结尾。

校验：LRC（纵向冗余校验）。

3. Modbus TCP（以太网远程）

传输：以太网 TCP/IP，端口 502。

结构：MBAP 头 + PDU，无地址 / CRC（TCP 自带可靠传输）。

优势：距离远、可跨网段、易组网。

延迟：略高于串口，但带宽高。

三、Modbus 数据模型（4 类存储区）

所有设备统一映射到 4 块地址区，是协议互通基础：

表格

数据区 地址 类型 权限 典型用途

线圈（Coils） 00001–09999 1 位（Bool） 读 / 写 继电器、输出控制

离散输入（DI） 10001–19999 1 位 只读 开关、限位信号

输入寄存器（IR） 30001–39999 16 位 只读 温度、压力、模拟量

保持寄存器（HR） 40001–49999 16 位 读 / 写 设定值、参数、频率

四、常用功能码（核心指令）

01：读线圈

02：读离散输入

03：读保持寄存器（最常用，读参数 / 状态）

04：读输入寄存器

05：写单个线圈

06：写单个保持寄存器

0F：写多个线圈

10：写多个保持寄存器

08：诊断（测试通信）

五、帧结构（RTU vs TCP）

1. Modbus RTU 帧（串口）

plaintext

[地址(1B)] + [功能码(1B)] + [数据(N B)] + [CRC(2B)]

地址：从站号（1–247）

功能码：指令类型

数据：地址、数量、写入值等

CRC：两字节校验

2. Modbus TCP 帧（以太网）

plaintext

[MBAP 头(7B)] + [功能码(1B)] + [数据(N B)]

MBAP：事务标识、协议标识、长度、单元 ID

无 CRC、无独立地址（用 IP + 端口）

六、典型应用场景

PLC ↔ 变频器、仪表、传感器（RS-485 Modbus RTU）

上位机 / SCADA ↔ 现场设备（Modbus TCP）

楼宇自控、电力监控、水处理、智能制造

七、调试要点

串口：波特率、数据位、校验、停止位必须完全一致。

RS-485：A/B 不能接反、两端加120Ω 终端电阻。

地址：从站地址不重复、主站正确寻址。

寄存器：注意地址偏移（有些设备从 0 开始）