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      邦納丨淺談Modbus協議中RTU、ASCII、TCP的區別

        2021年05月11日  

        Modicon 公司首次推出了Modbus協議,Modbus RTU和Modbus ASCII誕生于此。后來施耐德電氣在1997年推出了ModbusTCP協議。2004年,中國國家標準委員會正式把Modbus作為了國家標準,開啟了Modbus為中國工業通信做貢獻的時代。

        通過此協議,控制器相互之間、控制器經由網絡和其它設備之間可以通信。Modbus協議具有標準、開放,可以支持多種電氣接口,數據幀格式簡單緊湊,數據傳輸量大、實時性好等特點,在工業控制系統中得到了廣泛的應用,已經成為通用工業標準。深入分析Modbus協議實現原理和其安全性對提高工控系統安全性有著重要的現實意義。Modbus RTU和Modbus ASCII主要用于串行通信領域,而Modbus TCP則常用于以太網通信?,F在,Modbus已經成為工業領域通信協議標準,并且現在是工業電子設備之間相當常用的連接方式。

        Modbus使用一種簡單的Master and Slave主從協議(客戶機/服務器協議)進行通信??蛻魴C作為主站,向服務器發送請求;服務器(從站)接到請求后,對請求進行分析并作出應答。其中使用的通信幀被稱為應用數據單元(Application Data Unit,ADU),它包括通信地址段、功能代碼段、數據段和校驗段。

        Modbus RTU與Modbus ASCII有什么區別?

        Modbus是一種應用層協議,它定義了與基礎網絡無關的數據單元(ADU),可以在以太網(TCP/IP)或串行鏈路上(RS232、RS485等)進行通信(以太網ADU和串行ADU略有不同)。在串行鏈路上,Modbus協議有兩種傳輸模式——ASCII模式和RTU模式。其中,ASCII是英文“American Standard Code for Information Interchange”的縮寫,中文翻譯為“美國國家信息交換標準編碼”;RTU是英文“ Remote Terminal Unit”的縮寫,中文翻譯為“遠程終端設備”。

        在ASCII模式下,每個8位的字節被拆分成兩個ASCII字符進行發送,比如十六進制數0xAF,會被分解成ASCII字符“A”和“F”進行發送,發送的字符量比RTU增加一倍。ASCII模式的好處是允許兩個字符之間間隔的時間長達1s而不引發通信故障,該模式采用縱向冗余校驗(Longitudinal Redundancy Check ,LRC)) 的方法來檢驗錯誤。

        在RTU(Remote Terminal Unit)模式下,每個字節可以傳輸兩個十六進制字符,比如十六進制數0xAF,直接以十六進制0xAF(二進制:10101111)進行發送,因此它的發送密度比ASCII模式高一倍;RTU模式采用循環冗余校驗(CRC)。邦納公司大部分產品支持Modbus通訊,以下為支持Modbus RTU的產品:

      ▲測量光柵支持Modbus RTU 通訊

      ▲拾取指示燈支持Modbus RTU通訊

      ▲邦納所有無線產品支持Modbus RTU通訊

        什么是Modbus TCP?

        Modbus TCP和Modbus RTU基本相同,但是也存在一些區別:

        從機地址變得不再重要,多數情況下忽略。從某種意義上說從機地址被IP地址取代

        CRC校驗變得不再重要,甚至可以忽略。由于TCP數據包中已經存在校驗,為了不重復造輪子,Modbus TCP干脆取消了CRC校驗。

        TCP 模式是為了讓Modbus數據順利在以太網上傳輸產生的,使用TCP502 端口。該協議物理層,數據鏈路層,網絡層,傳輸層都是基于TCP 協議,只在應用層,將Modbus 協議修改后封裝進去; 接收端將該TCP 數據包拆封后,重新獲得原始Modbus幀,然后按照Modbus協議規范進行解析,并將返回的數據包重新封裝進TCP 協議中,返回到發送端。與串行鏈路傳輸的數據格式不同,TCP 模式去除了附加地址和校驗,增加了報文頭。邦納公司大部分產品支持Modbus通訊,以下為支持Modbus TCP的產品:

      ▲安全控制器支持Modbus TCP通訊

      ▲邦納所有視覺產品支持Modbus TCP通訊

      ▲邦納二維碼讀取器都支持Modbus TCP通訊

      ▲邦納部分無線產品支持Modbus TCP通訊

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