Modbus TCP 是一种基于 TCP/IP 协议的通讯协议，主要用于工业自动化和控制系统中设备间的通信。它是 Modbus 协议的网络版本，原始的 Modbus 协议最早是在 1979 年由 Modicon（现为施耐德电气的一部分）开发的，主要用于与可编程逻辑控制器（PLC）进行通信。
Modbus TCP 的基本特性
通信方式：
Modbus TCP 使用客户端-服务器（主从）模型。
客户端（主设备）发起请求，而服务器（从设备）响应请求。
数据封装：
数据以 Modbus 数据单元（PDU）和协议数据单元（PDU）形式封装。
PDU 包含功能码和数据，而 MBAP 头部则包含事务标识符、协议标识符、长度和单元标识符等信息。
功能码：
读线圈（01）
读离散输入（02）
读保持寄存器（03）
读输入寄存器（04）
写单个线圈（05）
写单个寄存器（06）
写多个线圈（15）
写多个寄存器（16）等。
Modbus TCP 支持多种功能码，包括：
数据类型：
Modbus 定义了多种数据类型，包括位（线圈和离散输入）、16 位寄存器（保持寄存器和输入寄存器）。
数据通常以大端格式传输。
网络结构：
Modbus TCP 可以在普通的以太网网络中运行，允许多个设备通过 IP 地址进行连接。
Modbus TCP 的工作流程
建立连接：
客户端通过 TCP/IP 协议与服务器建立连接。连接建立后，可以进行数据请求和响应。
发送请求：
客户端发送包含 MBAP 头和 PDU 的请求报文到服务器。请求报文中指定了要执行的功能码和相关数据。
处理请求：
服务器接收到请求后，根据功能码进行相应的操作，如读取或写入数据。
发送响应：
服务器处理完请求后，会将结果打包成响应报文（包含 MBAP 头和 PDU）发送回客户端。
关闭连接：
一旦完成数据交换，可以选择关闭 TCP 连接，或保持连接以进行后续的通信。
Modbus TCP 的优点
简单性：协议结构简单，易于实现和使用。
兼容性：可以在标准以太网硬件上运行，支持多种设备。
开放性：Modbus 是开放的协议，很多设备和系统都支持它。
应用场景
工业自动化：用于 PLC、传感器、执行器之间的数据交换。
楼宇自动化：用于 HVAC、照明控制等系统的通信。
能源管理：如智能电表、配电监控等。
总结
Modbus TCP 是一种灵活且广泛使用的工业通讯协议，适用于多种自动化和控制系统。通过理解其基本原理和工作流程，可以更好地应用在实际工程中。