物聯網協定-MODBUS

物聯網平台支援的Modbus協定是基于TCP連接配接，即Modbus over TCP, 物聯網平台作為主機，将資料封裝在TCP的資料中進行收發資料，利用DTU實作的簡單的透傳能力，可以實作總線裝置與平台的Modbus協定通信，可以廣泛應用到使用Modbus協定的多種行業中。Modbus通訊協定是一種工業現場總線通訊協定，在工業自動化控制中應用較多，可以實作工業資料采集與控制等功能。

Modbus介紹

Modbus是一種串行通信協定，是Modicon公司（現在的施耐德電氣Schneider Electric）于1979年為使用可程式設計邏輯控制器（PLC）通信而發表。Modbus已經成為工業領域通信協定的業界标準（De facto），并且現在是工業電子裝置之間常用的連接配接方式。

ASCII&RTU規約

常用的MODBUS通訊規約有兩種，一種是MODBUS ASCII，一種是MODBUS RTU。每個裝置必須都有相同的傳輸模式。所有裝置都支援RTU模式，ASCII傳輸模式是選項。

• ASCII模式：當控制器設為在Modbus網絡上以ASCII(美國标準資訊交換代碼)模式通信，在消息中的每個8Bit位元組都作為兩個ASCII字元發送。這種方式的主要優點是字元發送的時間間隔可達到1秒而不産生錯誤。代碼系統：十六進制，ASCII字元0...9，A...F，消息中的每個ASCII字元都是一個十六進制字元組成。每個位元組的位：1個起始位；7個資料位，最小的有效位先發送；1個奇偶校驗位，無校驗則無；1個停止位(有校驗時)，2個Bit(無校驗時)。錯誤檢測域：LRC(縱向冗長檢測)。
• RTU模式：當控制器設為在Modbus網絡上以RTU(遠端終端單元)模式通信，在消息中的每個8Bit位元組包含兩個4Bit的十六進制字元。這種方式的主要優點是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的資料。代碼系統：8位二進制，十六進制數0...9，A...F；消息中的每個8位域都是一個兩個十六進制字元組成。每個位元組的位：1個起始位；8個資料位，最小的有效位先發送；1個奇偶校驗位，無校驗則無；1個停止位(有校驗時)，2個Bit(無校驗時)。錯誤檢測域：CRC(循環冗長檢測)。

MODBUS的ASCII協定和RTU協定相比，MODBUS ASCII協定擁有開始和結束标記，而MODBUS RTU卻沒有，是以ASCII協定的程式中對資料包的處理能更加友善。

MODBUS ASCII協定的DATA域傳輸的都是可見的ASCII字元，是以在調試階段就顯得更加直覺，另外它的LRC校驗程式也比較容易編寫，這些都是MODBUS ASCII的優點。

MODBUS ASCII的主要缺點是傳輸效率低，因為它傳輸的都是可見的ASCII字元，原來用RTU傳輸的資料每一個位元組，用ASCII的話都要把這個位元組拆分兩個位元組，比如RTU傳輸一個十六進制數0xF9，ASCII就需要傳輸字元''F''和字元''9''，對應的ASCII碼0x46和0x39兩個位元組，這樣它的傳輸的效率肯定就比RTU低。

是以一般來說，如果所需要傳輸的資料量較小可以考慮使用ASCII協定，如果所需傳輸的資料量比較大，最好能使用RTU協定。

另外，由于ASCII協定有開始标志和結束标志，是以一個資料包之間的各位元組間的傳輸間隔時間可以大于1秒，而MODBUS RTU方式下，由于沒有規定開始和結束标記，是以協定規定每兩個位元組之間發送或者接收的時間間隔不能超過3.5倍字元傳輸時間。如果兩個字元時間間隔超過了3.5倍的字元傳輸時間，就認為一幀資料已經接收，新的一幀資料傳輸開始，是以RTU方式下兩個位元組間傳輸間隔有時間要求。

Modbus TCP/IP

Modbus和Modbus Plus走的是現場總線，Modbus TCP/IP走的是基于Modbus的以太網，Modbus可以通過以太網實作，但必須是Modbus TCP/IP，使用TCP/IP Modbus的原因：　

• TCP/IP已成為資訊行業的事實标準：世界上93%的網絡都使用TCP/IP，隻要在應用層使用Modbus TCP，就可實作工業以太網資料交換；

• 易于與各種系統互連：可用于管理網、實時監控網及現場裝置通信；

• 網絡實施價格低廉：可全部使用通用網絡部件；

• 使用者強烈要求：目前中國已把Modbus TCP作為工業網絡标準之一，使用者可免費獲得協定及樣闆程式，可在Unix、Linux、Windows下運作，不需要專門驅動程式。在國外，Modbus TCP被國際半導體業SEMI定為網絡标準，國際水處理、電力系統也把它作為應用的事實标準，還有越來越多行業作為标準來用；

• 高速的資料：使用者最關心的是所使用網絡的傳輸能力，100M以太網的傳輸結果為：每秒4000個Modbus TCP封包，而每個封包可傳輸125個字(16bit)，故相當于4000×125=500000個模拟量資料(8000000開關量！)；

• 廠家能提供完整解決方案：工業以太網的接線元件，包括工業內建器、工業交換機、工業收發器、工業連接配接電纜。工業以太網伺服器，包括遠端、分布式I/O掃描功能，裝置位址IP的設定功能，故障裝置線上更換。功能，分組的資訊釋出與訂閱功能，網絡動态監視功能，還有支援瘦客戶機的Web服務。其他工控裝置的支援：如工業用人機界面、變頻器、軟起動器、電動機控制中心、以太網I/O、各種現場總線的網橋、甚至帶TCP/IPModbus的傳感器，都為使用者使用提供了友善。