Schneider PLC的Modbus TCP/IP

    1996年，Modicon推出基于以太网和Modbus的Modbus TCP/IP工业以太网协议。这是最流行、成本低廉、适应于各种工业应用的协议，可以覆盖大多数工业应用的实际需求，已经成为工业应用的标准之一。使用TCP/IP以太网的5层结构：   物理层：提供设备的物理接口；    数据链路层：格式化源／目的硬件地址的数据帧；    网络层：实现带有32位lP地址的IP报文包；    传输层：实现可靠性连接、传输、查错、重发、端口服务、传输调度；    应用层：实现Modbus协议报文。    在TCP/IP以太网上传输，支持Ethernet II和802.32种帧格式。如图6-16所示，Modbus TCP数据帧包含报文头、功能代码和数据3部分。
    图6-16    Modbus TCP数据帧格式    其中：MBAP报文头（MBAP、Modbus Application Protocol、Modbus应用协议）分4个域，共7个字节，如图6-17所示。
    图6-17    MBAP报文头结构    Modbus功能代码共分为3种类型：    (1)公共功能代码：已定义好的功能码，具有唯一性。如表6-2所示。    (2)用户自定义功能代码有两组，分别为65～72和100～110，无须认可，但不保证代码使用的唯一性。    (3)保留的功能代码，由一些公司使用在某些传统设备的代码，不可作为公共用途。    表6-2    Modbus常用公共功能代码
    按应用程度的深浅，功能代码通常可分为以下3个类别：    (1)类别0，对于主站和从站来说，这是最简单的有用功能：读寄存器(03)、写寄存器(16)。    (2)类别1，可用于基本操作的常用成套代码：读线圈(01)、读开关量输入(02)、读输入寄存器(04)、写线圈(05)、写单一寄存器(06)。    (3)类别2，用于监控系统、人机界面的操作和数据传送功能：强制写多个线圈(15)、读文件记录(20)、写文件记录(21)、屏蔽写寄存器(22)、读／写多个寄存器(23)。    Modbus TCP/IP数据的最大长度：读为125个字或寄存器；写为100个字或寄存器。    如果应用程序对设备的交换需要超过这些限制，则可使用多个“I/O扫描行”。当一个Modbus TCP/IP交换的长度超过允许的限制，则可将该长度分成2个或多个数据交换，为各个Modbus TCP/IP交换创建新行。    当使用具有2个或多个字的变量时，必须调整读长度和写长度以避免变量的一部分在一个“I/O扫描行”上，而另一部分在下一行上。冈为2个新创建的行导致了两个独立的Modbus TCP/IP交换，因此它们可非同步发送至设备。如果在不同时间接收变量的两个部分，变量可能接收错误的值。可为某些已扫描的行使用一个小于125的读长度和一个小于100的写长度，以便使每个变量仅在一个交换行上。    Modbus TCP和Modbus串行总线、Modbus Plus使用了同样的应用层协议。因此，可以使用网桥，让信息从一个网络传入另一个网络，而无须改变协议。考虑到Modbus应用层位于比TCP/IP更高的级别，还可以从IP路由中扩大选择的空间，这种路由选择使得世界上任何地方的设备之间都可以进行通信，而无须考虑它们之间的实际物理距离。