Modbus TCP通讯协议
简介
Modbus TCP通讯协议是一种基于TCP/IP协议的通讯协议，用于在工业自动化领域中实现设备之间的数据通讯。Modbus TCP协议是Modbus协议的一种变种，通过互联网进行远程通信。它使用标准的以太网网络结构，将Modbus协议封装在TCP/IP协议之上，实现了高效、可靠的数据传输。
协议结构
Modbus TCP协议的报文结构相对简单，采用了客户端-服务器的通信模型。每个Modbus TCP报文包含了一个请求和一个响应部分。
请求部分
Modbus TCP请求部分由以下字段组成：
•事务标识符（2字节）：用于唯一标识每个请求，在响应中将原样返回。
•协议标识符（2字节）：用于标识Modbus协议类型，固定为0。
•长度字段（2字节）：指示报文长度，包括协议标识符和后续所有字段。
•单元标识符（1字节）：指示Modbus从站的地址。
•功能码（1字节）：指示所需执行的功能，用于读取或写入数据。
响应部分
Modbus TCP响应部分由以下字段组成：
•事务标识符（2字节）：与请求部分的事务标识符相同，用于匹配请求和响应。
•协议标识符（2字节）：与请求部分的协议标识符相同。
•长度字段（2字节）：指示报文长度，包括协议标识符和后续所有字段。
•单元标识符（1字节）：与请求部分的单元标识符相同。
•功能码（1字节）：与请求部分的功能码相同。
•数据字节（可变长度）：包含所请求的数据。
功能码
Modbus TCP协议定义了多种功能码，用于实现不同的读写操作。以下是常用的功能码：
•读取线圈状态（功能码01）：用于读取线圈的状态，返回一个或多个线圈的布尔值。
•读取离散输入状态（功能码02）：用于读取离散输入的状态，返回一个或多个离散输入的布尔值。
•读取保持寄存器（功能码03）：用于读取保持寄存器的值，返回一个或多个寄存器的数值。
•读取输入寄存器（功能码04）：用于读取输入寄存器的值，返回一个或多个寄存器的数值。
•写单个线圈（功能码05）：用于将指定的线圈状态写入到设备中。
•写单个保持寄存器（功能码06）：用于将一个值写入到指定的保持寄存器中。
•写多个线圈（功能码15）：用于将多个线圈的状态写入到设备中。
•写多个保持寄存器（功能码16）：用于将多个值写入到指定的保持寄存器中。
使用示例
以下是一个使用Modbus TCP协议进行读取保持寄存器的示例：
markdownpython import socket
创建TCP套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
连接到Modbus TCP服务器
server_address = (’192.168.1.100’, 502) t(server_address)
创建Modbus TCP请求报文
transaction_id = 0x0001 protocol_id = 0x0000 length = 0x0006 unit_id = 0x01 function_code = 0x03 starting_address = 0x0000 quantity = 0x0001 request_packet = struct.pack(’>HHHBBHH’, transaction_id, protocol_id, length, unit_id, function_code, starting_address, quantity)
发送Modbus TCP请求报文
client_socket.sendall(request_packet)
接收Modbus TCP响应报文
socket通信报文格式response_packet = v(1024)
解析Modbus TCP响应报文
transaction_id, protocol_id, length, unit_id, function_code, byte_count = struct.unpack(’>HHHBBC’, response_packet[:9]) data = struct.unpack(’>H’, response_packet[9:11])
打印从Modbus TCP服务器读取到的保持寄存器的值
print(f“Data: {data[0]}”)
关闭TCP套接字
client_socket.close()
总结
Modbus TCP通讯协议是一种基于TCP/IP协议的通讯协议，用于在工业自动化领域中实现设备之间的数据通讯。它具有简单的报文结构和多种功能码，可以实现高效、可靠的数据传输。通过使用Modbus TCP协议，工程师可以方便地读取和写入设备的状态和数据，实现工业自动化控制系统的联网和远程监控。

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