MODBUS协议详解
MODBUS协议是一种广泛使用的工业通信协议，常用于设备间的数据交换，特别是在自动化控制系统中。它最初由Modicon公司在1979年开发，主要用于PLC（可编程逻辑控制器）和其他自动化设备之间的通信。MODBUS协议支持多种传输方式，主要有两种常见的版本：MODBUS RTU和MODBUS TCP。
MODBUS协议的基本概念
- 主机和从机：MODBUS协议是基于“主/从”架构的，主机（通常是控制系统或计算机）发起请求，而从机（通常是传感器、PLC、变频器等设备）响应请求。
- 功能码（Function Code）：功能码用于指定主机请求的操作类型，例如读取或写入数据。每个功能码对应特定的操作，如读取输入状态、读取保持寄存器、写单个寄存器等。
- 数据单元：MODBUS通信消息的基本构建块，包含地址、功能码、数据等。
MODBUS协议的工作原理
MODBUS通信通常使用串行通信（如RS-232、RS-485）或以太网（MODBUS TCP）。数据传输通过请求/响应的方式进行，主机发出请求后，从机根据请求返回相应的数据或状态。
1. MODBUS RTU
-
数据格式：MODBUS RTU采用二进制格式进行通信，数据帧由以下部分组成：
- 地址：1字节，表示从机的地址。
- 功能码：1字节，表示请求的操作类型。
- 数据：可变长度，包含具体的数据或操作参数。
- CRC校验码：2字节，用于检验数据传输的正确性。
-
传输方式：在RTU模式下，数据包由主机发送到从机，从机在收到数据后进行处理并返回响应。
2. MODBUS TCP
-
数据格式：MODBUS TCP在以太网环境中运行，数据包格式与RTU略有不同，增加了TCP头部信息。
- TCP头部：4字节，包含源端口、目标端口、序列号等信息。
- MODBUS协议数据：类似于RTU中的数据部分，包含地址、功能码、数据和校验码。
-
传输方式：MODBUS TCP通过以太网进行通信，没有RTU模式中的CRC校验，而是依赖TCP/IP协议的可靠性保证。
常用功能码
以下是一些常见的MODBUS功能码：
- 0x01：读取线圈状态（读取离散输出）
- 0x02：读取输入状态（读取离散输入）
- 0x03：读取保持寄存器（读取模拟输出）
- 0x04：读取输入寄存器（读取模拟输入）
- 0x05：写单个线圈（设置离散输出）
- 0x06：写单个寄存器（设置模拟输出）
- 0x0F：写多个线圈
- 0x10：写多个寄存器
MODBUS的优点和缺点
优点：
- 简单易用：协议简单，容易实现。
- 开放性：MODBUS协议是开放标准，不依赖特定厂商，因此具有很好的兼容性。
- 广泛应用：由于其开放性和兼容性，MODBUS在工业自动化、楼宇控制等领域得到了广泛的应用。
缺点：
- 数据传输速度较慢：尤其是RTU模式下，传输速率比现代的网络协议要慢。
- 不适合大规模数据传输：由于协议的简单性和低速特性，它不适合用于需要大量数据快速传输的场景。
- 安全性较弱：原生的MODBUS协议缺乏加密和认证机制，因此在现代网络环境中存在一定的安全风险。
用php的socket编程实现Modbus TCP
对于Modbus TCP，可以使用PHP的socket编程来实现。
示例代码
<?php
$host = '192.168.1.100'; // 设备IP地址
$port = 502; // 默认端口
// 创建一个TCP/IP socket
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
if ($socket === false) {
echo "socket_create() failed: reason: " . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
} else {
echo "Socket created\n";
}
// 连接到服务器
$result = socket_connect($socket, $host, $port);
if ($result === false) {
echo "socket_connect() failed.\nReason: ($result) " . socket_strerror(socket_last_error($socket)) . "\n";
} else {
echo "Connected to server\n";
}
// 构建请求报文
$transactionId = 0x0001; // 事务标识符
$protocolId = 0x0000; // 协议标识符
$length = 0x0006; // 数据长度
$unitId = 0x01; // 单元标识符
$functionCode = 0x03; // 功能码（读保持寄存器）
$startAddress = 0x0000; // 起始地址
$quantity = 0x0002; // 寄存器数量
// 组合完整报文
$request = pack('n*', $transactionId, $protocolId, $length, $unitId, $functionCode, ($startAddress >> 8) & 0xFF, $startAddress & 0xFF, ($quantity >> 8) & 0xFF, $quantity & 0xFF);
// 发送请求
socket_write($socket, $request, strlen($request));
// 接收响应
$response = socket_read($socket, 256);
echo "Response: " . bin2hex($response) . "\n";
// 解析响应
// 这里假设响应格式正确
$bytesToRead = unpack('C*', substr($response, 9, 1))[1];
$registers = unpack('n*', substr($response, 10, $bytesToRead));
print_r($registers);
// 关闭连接
socket_close($socket);
?>原文地址：https://blog.csdn.net/jkzyx123/article/details/143768874
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