Modbus Plus是一種在工業(yè)控制中應(yīng)用非常廣泛的局域網(wǎng)系統(tǒng)，由法國Modicom公司研究并開發(fā)。通過Modbus Plus,不僅可以將Modicom公司生產(chǎn)的可編程控制器，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接卡，分布式= S T 模塊等設(shè)備連接起來，進(jìn)行相互通訊，而且還可以連接許多其他廠家的相關(guān)產(chǎn)品。此外，Modicom 公司提供的不同的網(wǎng)橋可以用來將多個Modbus Plus網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互連，或?qū)odbus Plus與其他的網(wǎng)絡(luò)，如：Ethernet連接起來，從而使得Modbus Plus網(wǎng)絡(luò)的擴展性能和工業(yè)控制的能力大大增強。

　　本文我們將會對MODBUS的工作方式進(jìn)行研究，并看一看MODBUS的一些使用技巧。

　　圖1：一個由一臺“主站（一臺PLC或DCS）”以及多247個“從站”設(shè)備構(gòu)成的MODBUS RTU網(wǎng)絡(luò)。其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是多分支網(wǎng)絡(luò)連接。

表1：功能代碼

　　MODBUS是什么?

　　Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個控制器能認(rèn)識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。

　　當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時，此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。

　　主設(shè)備可單獨和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯誤檢測域。從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生一錯誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一錯誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。參見圖1。

　　目前大家使用的三種常見的MODBUS版本是：

　　■ MODBUS ASCII

　　■ MODBUS RTU

　　■ MODBUS/TCP

　　這三種版本的差別是信息是如何編碼的。

　　用RTU模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是8位二進(jìn)制字符。如欲轉(zhuǎn)換為ASCII模式,則每個RTU字符首先應(yīng)分為高位和低位兩部分,這兩部分各含4位,然后轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制等量值。用以構(gòu)成報文的ASCII字符都是十六進(jìn)制字符。ASCII模式使用的字符雖是RTU模式的兩倍,但ASCII數(shù)據(jù)的譯瑪和處理更為容易一些,此外,用RTU模式時報文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送,用ASCII模式,字符之間可產(chǎn)生長達(dá)1s的間隔,以適應(yīng)速度較快的機器。

　ASCII模式

　　當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以ASCII（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）模式通信,在消息中的每個8Bit字節(jié)都作為兩個ASCII字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點是字符發(fā)送的時間間隔可達(dá)到1秒而不產(chǎn)生錯誤。

　　代碼系統(tǒng)

　　· 十六進(jìn)制,ASCII字符0...9,A...F

　　· 消息中的每個ASCII字符都是一個十六進(jìn)制字符組成

　　每個字節(jié)的位

　　· 1個起始位

　　· 7個數(shù)據(jù)位,的有效位先發(fā)送

　　· 1個奇偶校驗位,無校驗則無

　　MODBUS RTU模式

　　為了與一臺從設(shè)備進(jìn)行通訊，主設(shè)備將會發(fā)送一個包含如下內(nèi)容的訊息：

　　■ 設(shè)備地址

　　■ 功能代碼

　　■ 數(shù)據(jù)

　　■ 錯誤檢查

　　設(shè)備地址是一個從0到247的數(shù)字。發(fā)送給地址0（廣播訊息）的訊息可以被所有從設(shè)備接收到，但是數(shù)字1到247是特定設(shè)備的地址。在這個訊息廣播當(dāng)中有一個例外，有一個從設(shè)備總是會對MODBUS訊息作出反應(yīng)，這樣主設(shè)備就知道這條訊息已經(jīng)被從設(shè)備接收到了。

　　功能代碼定義了從設(shè)備應(yīng)該執(zhí)行的命令，例如讀取數(shù)據(jù)、接受數(shù)據(jù)、狀態(tài)等等（參見表1）。功能代碼為從1到255的數(shù)字。有些功能代碼還擁有子功能代碼。

　　數(shù)據(jù)為讀取功能定義了在設(shè)備存儲器映射當(dāng)中的地址，它包括被寫入設(shè)備存儲器的數(shù)據(jù)值，或是包括其它根據(jù)功能代碼的要求需要被執(zhí)行的信息。

　　錯誤檢查是一個描述循環(huán)冗余校驗（CRC）的16-bit數(shù)值。循環(huán)冗余校驗碼（CRC）由主設(shè)備產(chǎn)生（通過一個包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行“或”運算以及移位運算的復(fù)雜程序產(chǎn)生），并且由接收設(shè)備進(jìn)行檢查。如果CRC值不符，這個設(shè)備就會要求重新傳送訊息。在有些系統(tǒng)里面，還要對數(shù)據(jù)進(jìn)行奇偶校驗。

　　當(dāng)從設(shè)備執(zhí)行了所要求的功能，它會返回一條訊息給主設(shè)備。這條返回的訊息包含了從設(shè)備的地址、所要求的功能代碼（這樣主設(shè)備就知道是誰在作出反應(yīng)）、所要求的數(shù)據(jù)以及一個錯誤檢查值。

　　MODBUS存儲器映射

　　每一個MODBUS設(shè)備都有存儲器，在存儲器里面保存著過程變量數(shù)據(jù)。MODBUS的配置決定了數(shù)據(jù)怎樣被恢復(fù)以及什么類型的數(shù)據(jù)能夠被恢復(fù)。不過，MODBUS配置并沒有規(guī)定設(shè)備供應(yīng)商必須怎樣映射這些數(shù)據(jù)以及必須把這些數(shù)據(jù)映射在存儲器的哪個部分。下面是一個比較常見的例子，用來說明理論上一個供應(yīng)商可能怎樣映射不同類型的過程變量數(shù)據(jù)。

　　離散量輸入和輸出是1-bit數(shù)值，并且每一個這種變量都有一個明確的地址。模擬量輸入（也被稱為“輸入寄存器”）被存儲在16-bit寄存器里面。只需利用這些寄存器當(dāng)中的兩個寄存器，MODBUS就可以支持IEEE 32-bit浮點格式。保持寄存器也是16-bit內(nèi)部寄存器，可以支持浮點格式。

　　MODBUS配置定義了在寄存器映射里面的數(shù)據(jù)。假定設(shè)備供應(yīng)商遵從了MODBUS規(guī)格書的要求（并非所有設(shè)備供應(yīng)商都如此），那么MODBUS主設(shè)備就可以很容易的獲取所有遵從規(guī)格書規(guī)定的數(shù)據(jù)。在很多當(dāng)中，設(shè)備供應(yīng)商公布了存儲器的映射位置（參見表2），這樣就使得編程人員可以很

　　容易的為主設(shè)備與從設(shè)備之間的通訊進(jìn)行編程。

　　表2：大多數(shù)MODBUS兼容設(shè)備（例如來自于Moore Industries公司的TMZ溫度變送器）的說明書或者操作手冊都公布了關(guān)鍵變量在存儲器映射里面的地址。TMZ溫度變送器的地址遵守了MODBUS規(guī)格書的要求。

　　讀取和寫入數(shù)據(jù)

　　MODBUS擁有多255個功能代碼，但是01（讀取輸出量）、02（讀取離散輸入）、03（讀取保持寄存器）以及04（讀取輸入寄存器）是為常用的讀取功能代碼，這些代碼被用來從MODBUS從設(shè)備采集數(shù)據(jù)。

　　假如設(shè)備遵從了MODBUS配置的要求，那么設(shè)定主設(shè)備讀取和寫入數(shù)據(jù)、檢查狀態(tài)、獲取診斷信息以及執(zhí)行各種控制和監(jiān)視功能的編程任務(wù)就變得非常簡單了。

　　在大多數(shù)工廠里，現(xiàn)場儀表采用單獨的控制室直連對絞線電纜連接到控制系統(tǒng)（見下圖）。當(dāng)儀表設(shè)備被連接到一種分散式I/O系統(tǒng)（例如來自于Moore Industries公司NCS系統(tǒng)）的時候（見中圖），你可以增加更多的現(xiàn)場設(shè)備，但是僅僅需要一根對絞線電纜就可以把所有數(shù)據(jù)傳送到MODBUS主站。在多個NCS系統(tǒng)以MODBUS網(wǎng)絡(luò)的方式組網(wǎng)連接的時候（見下圖），整個工廠的連接都能夠從對絞線電纜控制室直連的方式轉(zhuǎn)變成為MODBUS連接方式。

　　圖2：控制室直連電纜 vs MODBUS

　　圖3：對等網(wǎng)連接模式。在某些當(dāng)中，控制系統(tǒng)不能處理MODBUS信號。在這種情況下，可以采用使用雙重NCS設(shè)備的對等網(wǎng)解決方案，僅用一根MODBUS電纜就可以替代所有的控制室直連電纜。來自第二個NCS的模擬量輸出再通過硬接線直接連接到控制系統(tǒng)的I/O盤。

　　連接MODBUS設(shè)備

　　容易的一種把現(xiàn)場設(shè)備連接到一個過程控制系統(tǒng)、PLC或是工業(yè)計算機系統(tǒng)的方法，就是簡單的把數(shù)字量以及模擬量I/O連接到一個具有MODBUS通訊能力的分散I/O系統(tǒng)里面。例如來自Moore Industries公司的NCS（Net Concentrator System）系統(tǒng)允許用戶對模擬量和數(shù)字量信號進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，然后再通過雙絞線連接到一個MODBUS主設(shè)備。多個NCS系統(tǒng)可以安裝在全廠的幾個不同的地點，都通過MODBUS進(jìn)行連接（參見圖2）。

　　這個解決方案即適合于新的工廠，也適用于現(xiàn)存的工廠。在許多現(xiàn)有的工廠里面，現(xiàn)場儀表設(shè)備通常是采用多芯電纜連接到DCS或者PLC系統(tǒng)的，每個設(shè)備都通過單獨的對絞電纜把模擬信號傳送出去。采用NCS系統(tǒng)，只需要這些電纜中的一個用來傳送MODBUS信號就可以了。假如工廠想要增加額外的現(xiàn)場儀表設(shè)備，卻不想安裝更多電纜（電纜安裝費用通常為每英尺100美元）的時候，這種解決方案就特別有用。一套分散I/O系統(tǒng)就可以滿足所有現(xiàn)存儀表I/O的需要，或者僅僅用它來傳送來自于所有新增現(xiàn)場儀表設(shè)備的數(shù)據(jù)。

　　在有些當(dāng)中，控制系統(tǒng)不能處理MODBUS的信號。例如現(xiàn)有的控制系統(tǒng)有可能是為處理4到20毫安模擬量I/O和直接接線的數(shù)字量I/O而定制的，并且為現(xiàn)有的老系統(tǒng)進(jìn)行重新編程使其支持MODBUS也非常困難。通常，用戶一般并不傾向于通過鋪設(shè)新電纜或是購買昂貴的MODBUS接口卡件來將新增加的遠(yuǎn)程信號接入到系統(tǒng)中，因為對MODBUS接口卡件進(jìn)行重新編程費用很高。在這種情況下，一種對等網(wǎng)絡(luò)方案（peer to peer）可以很好的解決問題。例如來自Moore Industries公司的CCS（Cable Concentrator System）和NCS（Net Concentrator System）系統(tǒng)就都具備對等網(wǎng)絡(luò)通訊能力。

　　NCS和CCS系統(tǒng)與一套分散I/O模件十分相似，但是具有更強的內(nèi)建智能。并且NCS和CCS系統(tǒng)既可以被設(shè)置成對等網(wǎng)絡(luò)模式，也可以被設(shè)置成主從網(wǎng)絡(luò)（peer to host）模式。

　　使用一套對等網(wǎng)絡(luò)模式的NCS系統(tǒng)（參見圖3），配置了兩個網(wǎng)絡(luò)集中器；一個安裝在現(xiàn)場，另一個安裝在控制室?，F(xiàn)場儀表被連接到遠(yuǎn)程的那個NCS。這個遠(yuǎn)程NCS與控制室里的NCS之間通過一根雙絞線進(jìn)行連接。然后控制室NCS的輸出再通過硬接線接入現(xiàn)有控制系統(tǒng)的模擬I/O盤。采用這種方法，來自新增現(xiàn)場變送器的模擬信號就能夠以原來模擬信號的狀態(tài)通過工廠現(xiàn)有的模擬I/O卡件接入控制系統(tǒng)。這使得新增信號帶來的編程和調(diào)試工作與新增數(shù)字接口卡件相比大大減少。這種對等網(wǎng)絡(luò)解決方案也能夠滿足雙向式通訊的要求，在這種情況下系統(tǒng)的現(xiàn)場側(cè)和控制室一側(cè)都可以有輸入和輸出能力。

　　HART借助MODBUS

　　老式工廠面臨的另一個挑戰(zhàn)是找出一種便宜而又方便的方法來發(fā)揮已經(jīng)安裝的和“將要安裝的”HART智能儀表的優(yōu)勢。HART的意思是可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道。HART是一種數(shù)字化協(xié)議，其設(shè)計初衷是使變送器能夠通過傳統(tǒng)工廠安裝的銅質(zhì)對絞線在傳送

　　一路模擬信號的同時傳送數(shù)字化的數(shù)據(jù)。這使用戶能夠通過在這根對絞線上任何一點的連接對變送器進(jìn)行遠(yuǎn)程或是本地的組態(tài)、測試以及診斷。HART從設(shè)備既可以采用點對點的方式連接，也可以采用多分支網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行連接。點對點連接是常見的HART連接方式，在這種方式下HART變送器通過改變模擬回路上的電流來表征所需要的過程變量。當(dāng)然，只監(jiān)視數(shù)字化的HART數(shù)據(jù)也是可以的；不過在點對點的運行模式下，很少有人這么做。在HART變送器控制電流的同時，它還能夠通過HART數(shù)據(jù)流發(fā)送多種數(shù)字化的信息包。過程變量數(shù)據(jù)和數(shù)字化信息數(shù)據(jù)都可以被HART從設(shè)備或是變送器傳送。這些數(shù)據(jù)可以被用來監(jiān)視儀表的完好情況或是被過程控制系統(tǒng)或者資產(chǎn)管理系統(tǒng)用來優(yōu)化過程，幫助實現(xiàn)更加嚴(yán)密的控制或者防止意外的過程波動。在某些情況下，現(xiàn)有工廠可能有數(shù)以百計具有HART能力的儀表。不幸的是，由于種種原因許多工廠從來不開發(fā)這些HART儀表的潛在能力。

　　在目前資產(chǎn)管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)和先進(jìn)控制獲得廣泛應(yīng)用的環(huán)境下，許多工廠都希望能夠把HART儀表的數(shù)字化信息提取出來，但是他們的控制系統(tǒng)和現(xiàn)存的接線方式無法支持這種要求。這些控制系統(tǒng)可能無法從數(shù)字信號里面提取HART數(shù)據(jù)，或是這些控制系統(tǒng)僅僅想要看到硬接線的數(shù)字量和模擬量I/O信號。一臺HART儀表可以通過HART信號發(fā)送多達(dá)四個過程變量：PV（變量）、SV（第二變量）、TV（第三變量）、FV（第四變量）。另外還有各種比特和字節(jié)的狀態(tài)數(shù)據(jù)也可以被HART信號所傳送。但是，如果控制系統(tǒng)不能夠從數(shù)字化的HART信號里面讀取這些額外的過程變量數(shù)據(jù)或是任何其它診斷信息和狀態(tài)信息，那么這些數(shù)據(jù)就被白白浪費了。

　　用戶當(dāng)然也可以選擇利用這些HART數(shù)據(jù)，即使對現(xiàn)有工廠里的老式系統(tǒng)也是如此。有些DCS公司能夠提供新型的升級版本的模擬量I/O卡板，這種卡板有能力“辨認(rèn)出”這些HART數(shù)據(jù)。不過這樣的卡板通常會比傳統(tǒng)的模擬量I/O卡板昂貴三到五倍。此外還有一些HART信號混合單元可以安裝在現(xiàn)有的模擬量I/O回路里面，這種接口單元具備RS422和RS485輸出端口，可以被連接到資產(chǎn)管理系統(tǒng)或者DCSes系統(tǒng)。當(dāng)然，這類HART信號混合單元的價格也是令人望而卻步的。另一個選擇項就是使用一種HART到MODBUS的轉(zhuǎn)換器，就像來自Moore Industries公司的HIM（HART信號接口模件），這是一種效費比較高而且具有靈活性的解決方案，它能夠以合理的價格選擇性的監(jiān)視僅僅少數(shù)回路或者很多回路。

　　采用一個支持MODBUS RTU通訊的HART接口模件，就能夠簡單而且便宜的把所有HART數(shù)據(jù)都采集到控制系統(tǒng)里面（參見圖4）。這種HIM是智能化的設(shè)備，它即可以作為HART主站在前端運行，同時又可以作為MODBUS RTU的從設(shè)備在后端運行。HIM可以從變送器的模擬量信號里面提取出所有HART數(shù)據(jù)，卻不會影響或者干擾連接到控制系統(tǒng)去的4到20毫安信號。HIM還可以提供一個液晶顯示窗口、三路4到20毫安信號、兩個繼電器輸出和一個可選的雙路MODBUS RTU輸出。當(dāng)用戶使用MODBUS選擇項的時候，HART數(shù)據(jù)被數(shù)字化的映射在HIM的MODBUS存儲器映射里面，然后作為MODBUS RTU主站的PLC或者DCS就可以從這個存儲器映射得到需要的數(shù)據(jù)了。將多個HIM采用多分支網(wǎng)絡(luò)方式連接起來并通過RS485接口傳送HART數(shù)據(jù)，這種架構(gòu)從本質(zhì)上來說幾乎就是一個小規(guī)模的資產(chǎn)管理系統(tǒng)，而費用卻只有其幾分之一。

　　無線MODBUS

　　一個MODBUS網(wǎng)絡(luò)可以相當(dāng)容易的設(shè)置成通過無線連接進(jìn)行工作（參見圖5）。從本質(zhì)上來說，任何無線連接所作的都只不過是用布置在網(wǎng)絡(luò)各端的發(fā)射器/接收器來替代雙絞線電纜而已。很多無線電臺的制造商都支持MODBUS協(xié)議。但是由于無線電臺和調(diào)制解調(diào)器使用了一些加密和時間延遲方案，所以有一點非常重要：在你假定某些無線設(shè)備支持MODBUS協(xié)議之前，務(wù)必要先咨詢這些無線設(shè)備的供應(yīng)商。

　　圖4：一個HART接口模件（HIM）從HART信號里面提取數(shù)字化數(shù)據(jù)并且把它存儲在自身的MODBUS存儲器映射里面，這樣任何MODBUS主設(shè)備就都可以讀取這些數(shù)據(jù)了。原始的4-20mA信號仍舊象以前一樣被連接到控制系統(tǒng)。

　　圖5：一臺無線接口（例如來自于Moore Industries公司的無線連接模件）使用RF連接代替了雙絞線。

　　無線MODBUS的優(yōu)點很明顯，可以減少很多費用。幸運的是，無線傳送的MODBUS對于控制系統(tǒng)或是主站、從站來說是透明的。例如上面提到的現(xiàn)有工廠里面的老式系統(tǒng)等，這類主機系統(tǒng)甚至都不知道存在著一個無線MODBUS網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個MODBUS主站向從站提出一個要求時，這個訊息包被傳送到無線電發(fā)射臺。通常無線電發(fā)射臺會在發(fā)射之前對訊息包進(jìn)行重新排隊和加密。一旦這個RF(無線電射頻)訊息包被從電臺接收到，從電臺會對它們進(jìn)行解密并且把它們排序，使其重新代表一個有效的MODBUS訊息包。如果這個訊息包沒有被損壞或者發(fā)生混亂，它就會被發(fā)送到所要求的從站。這個從站將會對主站的要求作出相應(yīng)的反應(yīng)，剛才的過程就會再次重復(fù)一遍。　　有些時候你必須特別注意一個被叫做“timeout”的MODBUS通訊參數(shù)，這一點很重要。Timeout表示：在嘗試重新發(fā)送訊息之前，MODBUS主站將會等待一個從站作出反應(yīng)的時間的長短。根據(jù)無線電臺通訊情況好壞的不同，訊息包的發(fā)送可能會被延誤，這有可能造成一些不必要的重試和重新發(fā)送。采用今天的FHSS（跳頻擴頻）無線電臺，這些參數(shù)當(dāng)中的大多數(shù)都可以進(jìn)行修改以便高效率的傳送MODBUS訊息包。而對電臺的選址進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆治鲅芯客ǔ？梢员苊庠S多通訊受阻的現(xiàn)象，其中需要進(jìn)行的研究包括信號強度分析以及頻帶噪聲分析等。

　　以太網(wǎng)上的MODBUS

　　MODBUS/TCP常常被理解為以太網(wǎng)上的MODBUS。其實總的來說MODBUS/TCP不過是采用TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)簡單的把MODBUS訊息包打包壓縮而已。這使得MODBUS/TCP設(shè)備馬上就可以方便的通過現(xiàn)有以太網(wǎng)和光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接和通訊。與RS485接口相比，MODBUS/TCP還允許使用多得多的地址、可以采用多主站架構(gòu)、傳送速率可以達(dá)到GB水平。雖然MODBUS RTU有每個網(wǎng)絡(luò)不能超過247個節(jié)點的限制，但是MODBUS/TCP網(wǎng)絡(luò)的從站數(shù)量僅受限于網(wǎng)絡(luò)物理層的能力。通常從站的數(shù)量一般在1024個左右。以太網(wǎng)在過程控制和自動化工業(yè)領(lǐng)域的迅速普及已經(jīng)使得MODBUS/TCP成為應(yīng)用廣泛、增長速度快的被以太網(wǎng)支持的工業(yè)協(xié)議。

　　雖然各家大小PLC供應(yīng)商都有自己的以太網(wǎng)協(xié)議，但是他們幾乎全部都支持MODBUS/TCP。即便是對那些目前不支持MODBUS/TCP的PLC供應(yīng)商來說，他們也可以找到很多家類似于Prosoft Technologies和SST的公司可以為他們的PLC產(chǎn)品提供底板安裝型的MODBUS/TCP通訊卡以及獨立安裝的網(wǎng)關(guān)等配件。

　　MODBUS/TCP的另一個優(yōu)點是它的多主站能力。不像MODBUS RTU和MODBUS ASC II，MODBUS/TCP允許多個主站同時從同一個從站獲取數(shù)據(jù)。為什么MODBUS/TCP會具備這樣的能力呢？這是因為通過使用TCP/IP的以太網(wǎng)，無需令牌傳遞或是取得總線的完全控制權(quán)就可以發(fā)送、緩沖和遞交多個訊息。這對于許多RS485和RS422協(xié)議是很常見的情況。

　　通過MODBUS把控制放到現(xiàn)場去

　　到目前為止，我們僅僅涉及到了簡單的MODBUS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。還有一種方案也是可能的，那就是把控制設(shè)備安裝在現(xiàn)場，然后通過MODBUS使其與中央控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊。前邊提到過的網(wǎng)絡(luò)集中器NCS同時也擁有功能強大的CPU（中央處理器單元）和實時控制內(nèi)核，它也可以被編程用來執(zhí)行控制功能，例如PID控制、ON/OFF控制、現(xiàn)場報警、復(fù)雜算術(shù)運算、診斷以及報警監(jiān)視等。

　　因為它具有類似PLC的邏輯、PID類型的控制功能以及先進(jìn)的計算能力，一臺NCS通常能夠滿足對一臺PLC、工業(yè)計算機或者一套小型DCS的功能要求，其價格卻只是后者的幾分之一。雖然MODBUS協(xié)議并不具備諸如基金會現(xiàn)場總線和CIP（通用工業(yè)協(xié)議）等其它協(xié)議的能力，但是它確實滿足了許多應(yīng)用的需要。在這些應(yīng)用里面，用戶喜歡在現(xiàn)場進(jìn)行控制，同時可以通過以太網(wǎng)對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視和上位控制。而MODBUS協(xié)議就是滿足這種需要的效費比和便捷的解決方案。

　　另一種“智能化”并且具有控制能力的MODBUS設(shè)備是來自于Moore Industries公司的MDS方程站。這是一種多功能控制器，它能夠執(zhí)行很多種類型的控制功能和運算。有了MDS方程站，在實現(xiàn)簡單控制任務(wù)、多變量控制任務(wù)（例如監(jiān)視和控制一個蒸煮器里的紙漿液位或者使用來自多個流量、溫度和壓力變送器的輸入信號實現(xiàn)質(zhì)量流量計算）時就不再需要PLC或者大型控制器了。多可以有127個MDS模件被安裝在一個MODBUS網(wǎng)絡(luò)上面來實現(xiàn)對工廠的控制或是采集整個工廠的信號。

　　PID（比例、積分和微分）控制器初都是單機獨立運行的無通訊控制器。由于PLC和DCS都已經(jīng)智能化，因此現(xiàn)在PID控制器也智能化了。今天，許多終端用戶依然青睞那些直接讀出和編程簡單的單回路控制器。諸如MODBUS等數(shù)字化通訊協(xié)議能夠給這些一直單機運行的儀表注入一些新的活力。通過對這些控制器進(jìn)行多分支網(wǎng)絡(luò)連接，你可以創(chuàng)造一個你自己的小型分散控制系統(tǒng)，參見圖6。

　　MODBUS：通用的接口

　　圖6：具有MODBUS功能的設(shè)備（例如1/4 DIN 545雙回路PID控制器）能夠把控制功能布置到現(xiàn)場。將這些MODBUS設(shè)備連接成多分支網(wǎng)絡(luò)，并且把它們的輸出發(fā)送到一個基于WINDOWS的SCADA系統(tǒng)，這樣就創(chuàng)建了一個小型的分散控制系統(tǒng)。

　　當(dāng)現(xiàn)代的控制領(lǐng)域持續(xù)不斷的產(chǎn)生和應(yīng)用諸如現(xiàn)場總線和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)概念的時候，MODBUS的簡單性以及它的便于在許多通訊媒介上實施應(yīng)用的特點一直使它受到廣泛的支持，并且成為應(yīng)用廣泛的工業(yè)協(xié)議。當(dāng)使用現(xiàn)有老式控制系統(tǒng)的用戶發(fā)現(xiàn)自己需要擴充現(xiàn)場儀表或者增加遠(yuǎn)程控制器的時候，他們都會采用MODBUS作為一個能夠解決復(fù)雜問題的簡單解決方案。當(dāng)用戶試圖把一個外來設(shè)備連接到控制系統(tǒng)里面的時候，使用這個設(shè)備的MODBUS接口總被證明是為容易的辦法。雖然MODBUS已經(jīng)是為古老的通訊方法之一，由于非常多的原因它也是普及的通訊方法。MODBUS便于使用、非常可靠、價格低廉并且可以連接到控制工業(yè)領(lǐng)域幾乎所有的傳感器和控制設(shè)備。