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    1.3 Modbus的总体描述和应用
    Modbus是1979年由Modicon公司首次提出的一种通讯协议,最先应用于工业领域中的控制设备上,主要是该公司开发的PLC可编程控制器。Modbus是一种串行的、非同步的通讯脚议[9],此脚议不需要特别的接口,典型的物理接口是RS485[10],该通讯协议是一种标准的、开放的、完善的工业标准,广泛应用于工业自动化领域,仪器、设备以及控制器之间经由网络,通过该协议进行信息数据交换,从而实现资源共享。
    Modbus协议定义了一种独立于物理层介质的数据帧结构,控制器管设备通信的网络类型都能够对其识别和使用,因此Modbus具有非常良好的适用性。MODICON公司将其发展成为标准Modbus接口和Modbus plus网络,同时进一步扩展到了MAP、以太网等各种网络应用。当Modbus协议应用在标准Modbus网络时,将被直接传送;而当应用在其他网络时,Modbus协议将被植入该网络的通信数据帧结构中发送,MODICON公司为此提供了专门的适配器和嵌入式芯片,从而进行数据转换工作[11]。
    因为Modbus协议具有良好的适用性,已经广泛应用于各个方面,如风力发电机监控系统中TSwin. net 软件的HMI 设计 [12]、远程监控系统的硬件和软件设计 [13]、工控上位机(PC)与下位机(PLC)之间的通信 [14]、网络化电力传动船舶监控系统[15]、楼宇自动化系统(BAS) [16]、自动化监控系统 [17]等。
    通信协议的作用是使信息和资料能在上位机(主机)和设备之间有效地传递,包括:
    1)允许主站访问和设定所接设备的保护定值;
    2)允许访问所有设备测量的数据和事件记录。
    Modbus协议采用主/从通信方式,主机向从机发送数据请求,从机接收到数据请求后对其进行分析,若数据信息是正确的,则从机向主机发送数据,以此来响应请求。主机也可以直接向从机发送信息,以此来修改从机的数据,从而实现Modbus主/从双向读写。Modbus协议有两种传输模式:ASCII模式和RTU模式。在Modbus协议中,物理层没有被规定[18],而协议定义了一种能够被控制器正确辨认并使用的数据帧消息结构。
    Modbus作为一种应用层报文传输协议[19],属于OSI模型的第七层,当设备运行在不同类型总线或者网络上时,可以获得Modbus提供的客户机/服务器类型的通讯服务。到现在为止,用于实现Modbus通信的方法有如下三种,如图1.1所示:
    1)通过以太网TCP/IP;
    2)通过各种介质(如EIA/TIA232/485等)实现异步串行传输;
    3)Modbus PLUS[20],一种高速令牌传递网络。
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