干货丨ModBus RTU与ModBus TCP

一、两个密切相关的协议：RTU 与 TCP

Modbus RTU和Modbus TCP作为Modbus协议的两个主要变体，传统上，Modbus RTU（需要将信息传送回Modbus主站或SCADA HMI的RTU）被许多不同类型的设备使用。Modbus RTU通常通过RS485串行发送。这种菊花链通信通道允许多个设备在主从配置中向单个HMI端口报告。每个从设备都能够通过向主设备发送流量来说话。这使得Modbus网络结构保持相当简单。

Modbus TCP之所以得名，是因为它与早期的Modbus不同，它使用TCP / IP来读取/写入寄存器值。

二、所有Modbus协议的基本结构

无论变体如何，所有标准Modbus通信都遵循相同的消息传递结构。一切都围绕着将值存储在寄存器中然后读取它们。这里有几种数据类型在起作用。

例如，离散输入可以存储为单个位。更广泛地说，输入寄存器存储基于 Modbus 的设备收集的值。将多个分立器件存储为单个位，而模拟值甚至 ASCII 字符可能存储在 8 位寄存器中（最低有效位为 0 位，最高有效位为 64 位）。

不同类型的寄存器按用于轮询它们的功能代码进行分类。功能代码字段中的“1”用于“读取线圈”（检查控制继电器的状态）。“2”表示“读取离散输入”（检查离散输入的状态）。“3”是“读保持寄存器”（从多用途读/写寄存器收集数据）。Modbus 规范中还有更多。寄存器由其“起始地址”请求，起始地址是一个 16 位值，用于唯一标识设备中的每个寄存器。对RTU或其他设备的主控请求将始终引用要报告的所需寄存器。

三、Modbus RTU和Modbus TCP的主要区别

主要区别在于Modbus RTU使用菊花链网络，因此你可以通过两条线连接整个网络，并通过为每个节点提供唯一的地址来与每个设备进行通信。Modbus TCP使用星形网络，其中每个节点都有一条称为Cat5或Cat6的单独电缆。它们可以使用路由器连接。它们还带有网络上每个节点唯一的个人地址。地址可以是 1 到 255，这意味着理论上，你可以在同一网络上拥有 254 台设备。你也可以通过互联网使用Modbus TCP。

2023 年的趋势是，更多的现场设备使用 Modbus RTU，但 Modbus TCP 正在迎头赶上。压力变送器、流量计和气体分析仪使用 Modbus RTU。PLC、DCS和控制室设备使用Modbus TCP。一些通过互联网与Web服务器通信的设备正在使用Modbus TCP。输入和输出模拟和数字模块可在Modbus RTU和Modbus TCP上使用。

四、Modbus能作为一种低成本的解决方案吗？

对于Modbus RTU和Modbus TCP，答案都是肯定的。Modbus RTU 应用需要读取 4-20mA 或 0-10 V 输入，并在 PC 或 PLC 中显示。而使用Modbus TCP，只需要一个模拟Modbus TCP卡，并使用交叉电缆或通过路由器直接将其连接到带有Cat5或Cat6电缆的PC，就可以非常快速地读取Modbus寄存器。

无论是使用Modbus RTU还是Modbus TCP，都会发现它是适合您应用程序的简单且低成本的解决方案。根据系统的大小和复杂性，可以选择一种更适合用户需求的协议，但这两种协议都为工业自动化应用提供了出色的解决方案。