工业互联网智能产线控制技术课件下 3.1.1 MODBUS现场总线概述

工业互联网与智能产线控制MODBUS现场总线概述主讲教师：冯广磊#0D7F47#06381F#C2F1C8#FFC30C#FFF2CBMODBUS现场总线概述如何实现智能家居控制系统的远程控制和数据监测

现场总线技术概述现场总线技术是一种用于工业自动化系统中的通信协议，它通过一个共享的通信介质（如电缆或光纤）连接分布在工业现场的各种设备。现场总线技术概述现场总线技术有多种类型，主要包括基金会现场总线(FoundationFieldbus简称FF)、PROFIBUS、MODBUS、CAN、PROFINET、LonWorks、EtherNET/IP和CC-Link等。 MODBUS现场总线概述Modbus由MODICON公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准，这家公司之后被施耐德电气(SchneiderElectric)收购。Modbus协议的设计初衷是为了应对不同制造商的设备在同一网络中通信的问题。‌现已成为工业领域全球最流行的通信协议之一。MODBUS协议支持传统的RS-232、RS-422、RS485和以太网设备，支持主-从通信模式，‌其中一个设备（‌主设备）‌可以初始化传输请求，‌而其他设备（‌从设备）‌则根据主设备的请求提供相应的数据或执行相应的操作。MODBUS现场总线概述ModbusRS-232RS-485RS-422Ethernet‌ModBus协议广泛应用于多个场景‌，包括工业自动化、建筑自动化、环境监测、智能家居、能源监控、智能交通系统等。‌MODBUS现场总线概述工业自动化建筑自动化环境监测智能家居能源监控智慧交通Modbus的特点（1）标准、开放：用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要缴纳许可费用，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。（2）Modbus可以支持多种电气接口：如RS-232、RS-485和以太网等；还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤和无线介质等。（3）易于扩展：Modbus协议可以容易地扩展以支持更多的从设备和数据点。（4）应用广泛：Modbus广泛应用于各种工业领域，如制造业、楼宇自动化、能源监控等。MODBUS通信模型Modbus是OSI参考模型第7层上的应用层报文传输协议，它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信，Modbus的通信模型如图所示。MODBUS通信模型常见的Modbus协议有三种类型，分别是ModbusRTU、ModbusASCII、ModbusTCP。ModbusRTU和ModbusASCII使用异步串行传输，通常通过RS-485或RS-232接口实现。ModbusTCP则采用TCP/IP和以太网协议来传输Modbus信息，属于工业控制网络范畴。Modbus通信原理Modbus网络由一个主设备（客户端）和多个从设备（服务器）组成。主设备负责发起通信请求，从设备响应这些请求，其通信过程如下图所示。Modbus通信原理Modbus协议是一个主/从架构的协议。在同一个Modbus网络中同一时刻只有一个节点是主（Master）节点，其他使用Modbus协议参与通信的节点是从（Slave）节点，Modbus协议允许最多247个从节点，地址范围从1-247，每一个Slave设备都有唯一的地址。地址0通常保留为广播地址，用于发送给网络上的所有从节点。在同一个时刻，主节点只会发起一个Modbus事务处理。主要通过单播模式和广播模式两种模式对从站发出Modbus请求。1.单播模式（Unicast）Modbus通信原理在单播模式下，通信是点对点的，即一条消息只发送给一个接收者。当主节点需要与特定从节点通信时，它会在消息中包含该从节点的地址，只有目标地址的从节点会响应该消息。每个从节点必须有唯一的地址（1-247），这样才能区别于其他节点而独立寻址。2.广播模式（Broaadcast）Modbus通信原理在广播模式下，通信是一点对多点的，即一条消息发送给网络上的所有节点。当主节点使用广播地址发送消息时，网络上的所有从节点都会接收到这个消息，但只有具备相应功能码或数据需求的从节点会处理这个消息，不需要向主节点返回报文。所有的设备必须接受广